2009-02-03

1

FUNDAMENTOWANIE 1

Część 1

WYCIĄG Z MATERIAŁÓW

TREŚĆ WYKŁADU

1. Geotechniczne warunki posadowienia budowli
2. Rodzaje fundamentów
3. Fundamenty bezpośrednie
4. Konstrukcje oporowe
5. Ścianki szczelne
6. Ściany szczelinowe
7. Zakotwienia
8. Wykopy fundamentowe
9. Odwodnienia
10. Wzmacnianie podłoża
11. Pale i fundamenty palowe
12. Fundamenty na studniach i kesonach
13. Technologie bezwykopowe

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

2

LITERATURA

– książki, skrypty, akty prawne

1.

Dembicki E.: Fundamentowanie. T 1 i 2. Arkady 1987-1988.

2.

Rybak C., Puła O., Sarnak W.: Fundamentowanie.

3.

Jarominiak A.: Lekkie konstrukcje oporowe. WKŁ 1999.

4.

Cios I., Garwacka-Piórkowska S.: Projektowanie fundamentów. OW PW 1999.

5.

Starosolski W.: Konstrukcje żelbetowe. T. 2. PWN 2000.

6.

Grabowski Z., Pisarczyk S., Obrycki M.: Fundamentowanie. OW PW 1999.

7.

Kalisz H.: Wybrane zagadnienia budownictwa komunalnego. OW PW 1994.

8.

Obrycki M., Pisarczyk S.: Wybrane zagadnienia z fundamentowania. OW PW 2000.

9.

Bolt A., Cichy W., Topolnicki M., Zadroga B.: Mechanika gruntów w zadaniach. PG
1985.

10.

Prawo budowlane z dnia 7.07.1994 (Dz. U. z 2003 r. Nr 207, poz. 2016, z późn. zm. Dz.
U. z 2004 r. Nr 6, poz. 41, Nr 92, poz. 881, Nr 93, poz. 888 i Nr 96, poz. 959).

11.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 2.09.2004 r. w sprawie szczegółowego
zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru
robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego (Dz. U. z 2004 r. Nr 202,
poz. 2072).

12.

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24.09.1998 w
sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych. Dz.
U. Nr 126, poz. 839.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

3

LITERATURA – normy

1.

PN-81/B-03020. Grunty budowlane. Projektowanie i obliczenia statyczne
posadowień bezpośrednich.

2.

PN-83/B-02482. Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów
palowych.

3.

PN-83/B-03010. Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.

4.

PN-EN 1997-1:2004

Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne.

5.

PN-EN 1536:2001. Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych (skrót –
WSRG – przyp. GH).

Pale wiercone.

6.

PN-EN 1537:2002. WSRG.

Kotwy gruntowe.

7.

PN-EN 1538:2002. WSRG. Ś

ciany szczelinowe.

8.

PN-EN 12063:2001. WSRG. Ś

cianki szczelne.

9.

PN-EN 12699:2003. WSRG.

Pale przemieszczeniowe.

10.

PN-EN 12715:2003. WSRG.

Iniekcja.

11.

PN-EN 12716:2002. WSRG.

Iniekcja strumieniowa.

12.

ENV 1993-5. Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Cz. 5.

Palowanie.

13.

EN 1992-1:2003. Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Cz. 1.

14.

Kłosiński B.: Geotechnika – stan normalizacji europejskiej. Inżynieria i
Budownictwo nr 6/2004.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

4

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

*)

§ 1. Rozporządzenie określa szczegółowe zasady ustalania geotechnicznych warunków

posadawiania obiektów budowlanych.

§2 Przez

ustalenie geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych rozumie

się zespół czynności zmierzających do określenia przydatności gruntów na potrzeby

budownictwa, wykonywanych w szczególności w terenie i laboratorium.

§3 1. Ustalenie

geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych obejmuje:

1)

fundamentowanie obiektów budowlanych,

2)

określanie nośności i stateczności podłoża budowlanego,

3)

ustalanie i weryfikację wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego i podłoża

gruntowego w różnych fazach budowy i eksploatacji,

4)

ocenę stateczności skarp, wykopów i nasypów oraz ich zabezpieczenia,

5)

wybór metody wzmacniania podłoża gruntowego,

6)

ocenę oddziaływania wód gruntowych na budowlę,

7)

ocenę gruntów stosowanych w robotach ziemnych,

8)

wybór metody podtrzymywania skarp,

9)

wykonywanie barier uszczelniających.

*) Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24.09.1998 w sprawie ustalania geotechnicznych
warunków posadowienia obiektów budowlanych. Dz. U. Nr 126, poz. 839. z 1998

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

5

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

*)

§3.2 Geotechniczne warunki posadawiania obiektów budowlanych ustala się w celu uzyskania

danych:

1)

dotyczących

budowy

i

parametrów

geotechnicznych

podłoża

gruntowego

współpracującego z projektowanym obiektem i w strefie oddziaływania projektowanych

robót,

2)

umożliwiających rozpoznanie zagrożeń mogących wystąpić w trakcie robót budowlanych

lub w ich wyniku,

3)

wymaganych do bezpiecznego i racjonalnego zaprojektowania i wykonania obiektu

budowlanego.

§4.1 W celu ustalenia geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych wykonuje

się

analizę

i

ocenę

dokumentacji

geotechnicznej,

geologiczno-inżynierskiej

i

hydrogeologicznej, danych archiwalnych oraz innych danych dotyczących badanego terenu i

jego otoczenia.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

6

2009-02-03

2

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

*)

2. W zależności od potrzeb należy:

1) przygotować program badań geotechnicznych w terenie na potrzeby projektowanego

obiektu,

2) wykonać badania geotechniczne w terenie obejmujące w szczególności:

a) małośrednicowe sondowania próbnikami przelotowymi,

b) sondowania dynamiczne i statyczne,

c) badania presjometryczne i dylatometryczne,

d) badania georadarowe i elektrooporowe,

e) badania dynamiczne gruntów,

f) odkrywki fundamentów,

g) badania wodoprzepuszczalności gruntów i konstrukcji ziemnych,

h) badania wód gruntowych i ich oddziaływania na konstrukcję,

i) badania na poletkach doświadczalnych,

3) wykonać badania geotechniczne w laboratorium, obejmujące w szczególności:

a) badania fizyczno-mechanicznych i dynamicznych właściwości gruntów,

b) badania chemicznych właściwości gruntów i wód gruntowych,

c) badania próbek gruntów ulepszonych i materiałów zastosowanych do ulepszania
podłoża gruntowego,

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

7

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

*)

4) ustalić wzajemne oddziaływanie fundamentów obiektu budowlanego i podłoża gruntowego w

skali laboratoryjnej, technicznej i naturalnej, w tym próbne obciążenia gruntu, pali i

fundamentów,

5) wykonać inne czynności geotechniczne, jak:

a) prognozę zmian właściwości podłoża gruntowego,

b) obliczenie nośności, stateczności i osiadań fundamentów,

c) ustalenie danych niezbędnych do zaprojektowania fundamentów,

d) określenie szkodliwości oddziaływań wód gruntowych na obiekt budowlany i

sposobów przeciwdziałania tym zagrożeniom,

e) określenie zakresu pomiarów geodezyjnych przemieszczeń obiektu wznoszonego i

obiektów sąsiednich oraz gruntu, niezbędnych do rozpoznania zagrożeń mogących

wystąpić w trakcie robót budowlanych lub w ich wyniku.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

8

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

§5 1. Zakres czynności wykonywanych przy ustalaniu geotechnicznych warunków posadowienia

obiektów budowlanych jest uzależniony od zaliczenia obiektu budowlanego do

kategorii

geotechnicznej obiektów budowlanych (...)

2.

Kategorię geotechniczną ustala się w zależności od rodzaju warunków gruntowych oraz

czynników konstrukcyjnych charakteryzujących możliwości przenoszenia odkształceń i

drgań, stopnia złożoności oddziaływań, stopnia zagrożenia życia i mienia awarią konstrukcji,

jak również od wartości zabytkowej lub technicznej obiektu i zagrożenia środowiska.

3. Rozróżnia się następujące rodzaje warunków gruntowych:”

proste warunki gruntowe – grunty jednorodne, równoległe do powierzchni terenu, brak gruntów

słabych, poziom ZWG poniżej projektowanego poziomu posadowienia i brak występowania

niekorzystnych warunków gruntowych

złożone warunki gruntowe – warstwy gruntu niejednorodne, nieciągłe, zmienne genetycznie i

litologicznie, obejmujące grunty słabonośne, przy ZWG w poziomie lub powyżej

projektowanego poziomu posadowienia oraz przy braku występowania niekorzystnych

zjawisk geologicznych.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

9

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

skomplikowane warunki gruntowe – w przypadku występowania niekorzystnych zjawisk

geologicznych, jak: zjawiska i formy krasowe, osuwiska, kurzawki, zjawiska glacitektoniczne,

na obszarach szkód górniczych, przy nieciągłych deformacjach górotworu oraz w

centralnych obszarach delt rzek.

„§6 1. Kategorię geotechniczną całego obiektu lub jego poszczególnych części określa projektant

obiektu w uzgodnieniu z osobą upoważnioną (...)

2. Ustalanie geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych, forma ich

przedstawienia oraz zakres niezbędnych badań powinny być dostosowane do kategorii

geotechnicznej.

§

7 Rozróżnia się następujące

kategorie geotechniczne:”

1) pierwsza kategoria geotechniczna – niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym

schemacie obliczeniowym, w prostych warunkach gruntowych,

dla których wystarcza

jakościowe określenie właściwości gruntów, takie jak:

a) 1- lub 2-kondygnacyjne budynki mieszkalne i gospodarcze,
b) ściany oporowe i rozparcia wykopów, jeżeli różnica poziomów nie przekracza 2 m,
c) wykopy do głębokości 1,2 m i nasypy do wysokości 3 m wykonywane zwłaszcza przy budowie

dróg, pracach drenażowych oraz układaniu rurociągów,

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

10

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

2) druga kategoria geotechniczna – obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach

gruntowych, wymagających ilościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy, takie jak:

a) fundamenty bezpośrednie lub głębokie,
b) ściany oporowe lub inne konstrukcje oporowe, > 2 m utrzymujące grunt albo wodę,
c) wykopy > 2 m i nasypy > 3 m oraz budowle ziemne,
d) przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża,
e) kotwy gruntowe i inne systemy kotwiące,

3) trzecia kategoria geotechniczna:

„

a) nietypowe obiekty budowlane niezależnie od stopnia skomplikowania warunków gruntowych,

których wykonanie lub użytkowanie może stwarzać poważne zagrożenie dla użytkowników i

środowiska, takie jak: obiekty energetyki jądrowej, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory

wodne, lub których projekty budowlane zawierają nowe, nie sprawdzone w krajowej

praktyce, rozwiązania techniczne, nie znajdujące podstaw w przepisach i Polskich Normach,

b) obiekty budowlane posadawiane w skomplikowanych warunkach gruntowych,
c) obiekty zabytkowe i monumentalne.”

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

11

Geotechniczne warunki posadowienia budowli

§ 8. 1. Geotechniczne warunki posadawiania obiektów budowlanych opracowuje się w formie

ekspertyzy lub dokumentacji geotechnicznej.

2. Dla obiektów budowlanych wymagających wykonania robót geologicznych, zaliczonych do

trzeciej kategorii geotechnicznej oraz w złożonych warunkach gruntowych do drugiej

kategorii, poza dokumentacją geotechniczną należy wykonać dokumentację geologiczno-

inżynierską, opracowaną zgodnie z odrębnymi przepisami.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

12

2009-02-03

3

Rodzaje fundamentów:

ze względu na sposób przekazywania obciążeń:

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty pośrednie

ze względu na głębokość posadowienia:



Fundamenty płytkie



Fundamenty głębokie

Fundament – najniższa cześć konstrukcji przenosząca
w sposób bezpieczny obciążenia od budowli na podłoże
gruntowe

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

13

Rodzaje fundamentów bezpośrednich

1.

STOPY FUNDAMENTOWE

•

pojedyncze

•

grupowe

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

14

STOPY FUNDAMENTOWE

Przekazują obciążenia skupione jak i rozłożone

(za pośrednictwem belek podwalinowych)

Stopy mogą być:

•

kamienne (dawniej)

•

ceglane

•

betonowe

•

ż

elbetowe.

Fundament

betonowy (linia ciągła)

i fundament ż

elbetowy (linia przerywana)

o tym samym polu podstawy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

15

Stopy betonowe

gdy b = 1,2 ÷ 1,4 m jednolity blok (a),

większe fundamenty z odsadzkami (b, c) 0,3 ÷ 0,5 m (0,8 ÷ 1,2 m),

dla b > 2 m ostrosłup ścięty (d)
tan α

α

α

α = 1,5 ÷ 2,0

wartość kąta α

α

α

α można określić na podstawie zależności

od wytrzymałości betonu na rozciąganie f

ctm

oraz wartości

oddziaływań gruntu σ

Określanie kąta α

w stopach betonowych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

16

Stopy żelbetowe
tan α

α

α

α ≤

≤

≤

≤ 1

fundamenty blokowe (a), schodkowe (b, c) oraz trapezowe (d)

wysokość odsadzek ok. 0,4 ÷ 0,5 m

dla stóp o b > 1,5 m (b)

dla stóp o b > 3,0 m (c)

Wysokość fundamentu przy

naprężeniach w gruncie 0,1 ÷ 0,25 MPa

h = (0,3 ÷ 0,4)(b – b

s

)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

17

Stopy żelbetowe
Obciążone znacznym momentem zginającym

W jednej płaszczyźnie działają momenty zbliżonej wartości ale odwrotnego znaku (a),

Moment jednego znaku (b)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

18

2009-02-03

4

Stopy żelbetowe

dla stóp o b < 1,5 ÷ 2,0 m (a)

dla stóp o b > 1,5 m (b)

dla stóp o b > 3,0 m (c)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

19

Stopy żelbetowe

Blokowe fundamenty prefabrykowane

Fundamenty prefabrykowane
dwuczęściowe

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

20

Ż

elbetowy fundament kolisty komina

Sprężony fundament pod wieżą telewizyjna w Stuttgarcie

Stopy o poziomym rzucie kołowym

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

21

2.

FUNDAMENTY PASMOWE (ŁAWY)

Ławy mogą być:

•

kamienne (dawniej)

•

ceglane

•

betonowe

•

ż

elbetowe.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

22

Ławy ceglane

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

23

Przekroje poprzeczne ław fundamentowych

Ławy fundamentowe

Płaszczyzny ścinania w ławie betonowej (a) i żelbetowej (b)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

24

2009-02-03

5

ława bez skosów

Ławy fundamentowe

Zbrojenie ławy

pod szeregiem słupów

ława ze skosami

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

25

Ławy fundamentowe

Zbrojenie ławy

tan α

α

α

α ≤

≤

≤

≤ 0,6 oraz tan α

α

α

α < tan Φ

Φ

Φ

Φ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

26

Ławy fundamentowe

1 – zarys rzutu słupów, 2 – zbrojenie nośne poprzeczne
dolne, 3 – zbrojenie przęsłowe, 4 – zbrojenie podporowe

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

27

3.

RUSZTY FUNDAMETOWE

Wysokość belek rusztu 1/5 ÷ 1/7 ich rozpiętości

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

28

4.

PŁYTY FUNDAMENTOWE

a)

Ograniczona nośność podłoża, duże obciążenia

b)

Wysoki poziom ZWG – płyta stanowi element

wanny szczelnej

c)

Niejednorodne warunki gruntowe – sztywny

fundament wyrównujący osiadania

Grubość płyty 0,4 ÷ 1,4 m (2 ÷ 4 m)

Grubość płyty do jej rozpiętości podporowej ≥ 0,1

W celu zmniejszenia grubości płyty stosuje się przy

słupach pogrubienia, odwrócony strop

grzybkowy lub grzybki pod płytą

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

29

a) przekrój przęsłowy, b) przekrój podporowy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

30

2009-02-03

6

PŁYTY FUNDAMENTOWE

5.

SKRZYNIE FUNDAMENTOWE

otwarta

zamknięta

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

31

Rozkład naprężeń pod fundamentem

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

32

Zasady projektowania fundamentów bezpośrednich
(PN-81/B-03020)

1. Dane do projektowania - dokumentacja geotechniczna

2. Głębokość posadowienia fundamentów

3. Wymiary podstawy fundamentu

4. Ochrona podłoża gruntowego i pomieszczeń

podziemnych

5. Obliczenia statyczne

–

metoda obliczeń (I i II stan graniczny)

–

schemat obliczeniowy podłoża i parametry geotechniczne

–

sprawdzanie stanów granicznych nośności podłoża

–

sprawdzanie stanów granicznych użytkowania (użytkowalności)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

33

Określenia (PN-81/B-03020)

Posadowienie bezpośrednie – posadowienie budowli na fundamentach

przekazujące obciążenie na podłoża gruntowe wyłącznie przez

powierzchnię podstawy.

Podłoże gruntowe – strefa, w której właściwości gruntów maja wpływ na

projektowanie, wykonywanie i eksploatację budowli.

Parametry geotechniczne – wielkości określające cechy gruntów

budowlanych.

Warstwa geotechniczna – strefa w podłożu gruntowym, dla której ustala się

jednakowe wartości parametrów geotechnicznych

Wartości charakterystyczne – średnie wartości ustalone na podstawie badań

lub podane w normach. Obciążenia – indeks n na dole, parametry

geotechniczne – indeks (n) u góry.

Wartości obliczeniowe – wartości uwzględniające możliwe odchylania od

wartości charakterystycznych. Obciążenia – indeks r na dole, parametry

geotechniczne – indeks (r) u góry.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

34

Dane do projektowania (PN-81/B-03020)

Dane do projektowania powinny zawierać aktualne informacje techniczne o

projektowanej budowli oraz następujące dane o gruntach (zawarte w
dokumentacji geotechnicznej i/lub dokumentacji geologiczno-inżynierskiej):

a)

przekroje geotechniczne (i ewentualne mapy geotechniczne, geologiczne),
sporządzone na podstawie wierceń i wykopów badawczych, sondowań
badań geofizycznych, przedstawiające przestrzenny układ warstw gruntów,
różniących się genezą, rodzajem i stanem gruntów oraz warstwy
wodonośne z oznaczonymi poziomami piezometrycznymi wód gruntowych,

b)

wyniki badań gruntów i wód gruntowych, przeprowadzonych według
odpowiednich norm oraz wymaganiami dotyczącymi danego rodzaju
budownictwa, danego terenu i rodzaju budowli,

c)

dane o niekorzystnych warunkach,

d)

ocenę okresowych zmian stanu gruntów i wód gruntowych.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

35

Badania gruntów

Zakres badań podłoża gruntowego zgodnie z „Rozporządzeniem ...”, zależnie

rodzaju konstrukcji, obciążeń, stosowanych metod i zakresu obliczeń.

Lokalizacja i głębokość rozpoznania podłoża:

Liczba wierceń/sondowań/innych badań i ich usytuowanie w terenie powinny

umożliwiać

wydzielenie

na

ich

podstawie

warstw

geotechnicznych

z

dokładnością odpowiadającą wymaganiom posadowienia.

Głębokość rozpoznania powinna sięgać co najmniej głębokości z

max

. Jeśli na tej

głębokości występują grunty słabe (ściśliwe, organiczne) badania należy

rozszerzyć co najmniej do spągu tych warstw.

W

przypadku

występowania

złożonych

lub

skomplikowanych

warunków

geotechnicznych, szczególnie gruntów organicznych lub dużej zmienności

warunków w obrębie konstrukcji należy zwiększyć zakres rozpoznania, tak aby

możliwe było zaprojektowanie bezpiecznego i ekonomicznego posadowienia.

Takie podejście jest tańsze i mniej stresujące od rozwiązywania problemów

posadowienia na placu budowy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

36

2009-02-03

7

Oznaczenia i symbole stosowane na przekrojach geotechnicznych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

37

Oznaczenia i symbole stosowane na przekrojach geotechnicznych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

38

Sondowanie
dynamiczne - wyniki

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

39

Sondowanie sondą wciskaną CPTU - wyniki

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

40

Przykładowy wynik badania georadarem

ε

ε

ε

ε

2

1

2

1

+

−

=

R

Impulsowy sygnał georadarowy z anteny nadawczej (N)

jest transmitowany w głąb ośrodka gruntowego,
odbija się i załamuje zgodnie z prawem Fresnela i
Snell”a i wraca do odbiornika (O) w czasie 2T (do
granicy odbijającej i z powrotem). Na drodze
propagacji sygnał podlega prawu tłumienia i
dyspersji

w

tempie

zależnym

od

składu

litologicznego

ośrodka

i

zawartości

mediów

porowych (powietrze, woda, mieszaniny).

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

41

Głębokość posadowienia fundamentów bezpośrednich (PN-81/B-03020)

Głębokość posadowienia

zależy od:

-

głębokości zalegania gruntów
nośnych (min. 0,5 m)

-

głębokości przemarzania w
gruntach wysadzinowych

-

głębokości rozmywania gruntu
przy fundamentach podpór
mostowych

-

poziomu ZWG

-

poziomu posadowienia
sąsiednich budowli

-

wymagań eksploatacyjnych
budowli

-

przewidywanych zmian
konstrukcyjnych

2

≥

′

j

γ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

42

2009-02-03

8

Wymiary fundamentu. Rozkład naprężeń pod fundamentem

Zebranie obciążeń:

G

1

, G

2

– obciążenie gruntem na odsadzkach

Q

f

– ciężar fundamentu

Q

k

– obciążenie od konstrukcji

rdzeń podstawy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

43

Konwencja oznaczeń

B < L

B – szerokość,
L – długość podstawy

fundamentu















+

±

=

y

y

x

x

W

M

W

M

A

Q

max

min,

σ

6

B

e

≤

Wymiary fundamentu. Rozkład naprężeń pod fundamentem

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

44

a) rozkład obliczeniowego obciążenia jednostkowego w podstawie f. należy

przyjmować liniowy (rys. a-c); nie wolno uwzględniać sił rozciągających (rys
d)

b) wypadkowa sił od obl. obciążenia stałego i zmiennego długotrwałego nie

powinna wychodzić poza rdzeń podstawy fundamentu

c) przy uwzględnieniu wszystkich obc. obl. dopuszcza się powstanie szczeliny

między podłożem a podstawą fundamentu (rys. e) której zasięg C nie może
być większy od połowy odległości C’ między prostą przechodzącą
równolegle do osi obojętnej przez środek ciężkości całej podstawy,
a skrajnym punktem podstawy przeciwległym do punktu, w którym
występuje q

max

(rys. d, e) dla f. o podstawie prostokątnej, przy e

B

≠ 0 i e

L

= 0

d) przy wspólnych f. płytowych lub pierścieniowych budowli wysokich (h

wyp

>3B)

oraz f. hal obc. suwnicami, wypadkowa sił od obl. obc. stałych oraz
zmiennych długo- i krótkotrwałych nie może wychodzić poza rdzeń
podstawy f.

e) obl. obciążenie jednostkowe podłoża w podstawie fundamentu powinno

spełniać warunki wynikające z obliczeń zg. z normą.

4

B

C

≤

Wymiary fundamentu

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

45

Przy projektowaniu posadowień bezpośrednich należy

przewidzieć środki zabezpieczające przed:

a) rozmoczeniem, wysuszeniem lub przemarznięciem podłoża

fundamentów w czasie wykonywania robót budowlanych,

b) zalaniem wykopu fundamentowego prze wody gruntowe,

powierzchniowe lub opadowe,

c) przenikaniem do pomieszczeń podziemnych wód gruntowych

oraz opadowych spływających powierzchniowo lub
infiltrujących w podłoże gruntowe

d) korozyjnym działaniem wód gruntowych, opadowych i

technologicznych na materiały i konstrukcja podziemnej części
budowli i na urządzenia podziemne, a także wód
technologicznych na grunty podłoża.

Ochrona podłoża gruntowego i pomieszczeń podziemnych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

46

Schemat obliczeniowy podłoża

(PN-81/B-03020)

Określenie współczynnika materiałowego γ

m

Jeżeli współczynnik ten w warstwie geotechnicznej wynosi

> 1,25 lub < 0,80 należy wydzielić dodatkowe warstwy
geotechniczne − dokumentacja geotechniczna

(

)

2

1

2

)

(

)

(

1

1

1









−

±

=

∑

n

i

n

m

x

x

N

x

γ

gdzie:

wartość charakterystyczna parametru

X

i

– wyniki oznaczenia danej cechy

N – liczba oznaczeń (każda cecha w danej warstwie min. 5)

∑

=

i

n

x

N

x

1

)

(

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

47

Zasady projektowania fundamentów bezpośrednich PN-81/B-03020)

Metody ustalania parametrów geotechnicznych

x

(n)

– parametr charakterystyczny – wartość średnia określona z badań lub

z normy

x

(r)

– parametr obliczeniowy – wartość uwzględniająca możliwą odchyłkę

od wartości średniej

γ

m

nie może być bliższe 1 niż 0,9 i 1,1

Trzy metody określania parametrów geotechnicznych:
A – bezpośrednie określenie wartości parametrów za pomocą polowych i
laboratoryjnych badań gruntów
B – określenie metodą A parametrów wiodących (np. rodzaju gruntu oraz
I

L

/I

D

) pozwalających na ich podstawie pozostałe parametry

C – wartości parametrów przyjmuje się na podstawie praktycznych
doświadczeń z podobnego terenu i dla podobnej konstrukcji o
zbliżonych obciążeniach

)

(

)

(

n

m

r

x

x

⋅

=

γ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

48

2009-02-03

9

Obliczenia statyczne (PN-81/B-03020)

Stan graniczny – stan podłoża gruntowego lub budowli posadowionej na

tym podłożu, po osiągnięciu którego uważa się, że budowla lub jej
element zagraża bezpieczeństwu albo nie spełnia określonych
wymagań użytkowych.

Posadowienie budowli należy sprawdzić ze względu na możliwość

wystąpienia dwóch grup stanów granicznych podłoża gruntowego
fundamentów:

•

Grupy stanów granicznych nośności podłoża gruntowego – I stan
graniczny,

•

Grupy stanów granicznych użytkowania budowli – II stan graniczny.

W obliczeniach należy uwzględnić warunki występujące w etapie realizacji

oraz eksploatacji.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

49

I stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości obliczeniowe !

Pierwszy stan graniczny określa nośność podłoża

Rodzaje I stanu granicznego:

a)

wypieranie podłoża przez
fundament lub całą
budowlę,

b)

osuwisko albo zsuw
fundamentów lub
podłoża wraz z budowlą,

*)

c)

przesuniecie w poziomie
posadowienia fundamentu
lub w głębszych warstwach
podłoża.

*)

*) Będą omówione przy okazji ścian oporowych

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

50

I stan graniczny (EN 1997-1:2004(E))

Rodzaje I stanu granicznego:

a) Stateczność ogólna

b) Nośność graniczna podłoża

c) Przesunięcie w podstawie fundamentu
d) Obciążenie na dużym mimośrodzie (e > B/3 dla

fundamentów prostokątnych lub e > 0,6 R dla
fundamentów kołowych)

e) Zniszczenie konstrukcji wywołane

przemieszczeniem fundamentu

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

51

I stan graniczny – obliczenia statyczne

wartości obliczeniowe !

Warunek obliczeniowy

f

r

Q

m

Q

⋅

≤

Q

f

– opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający temu obciążeniu,

m – współczynnik korekcyjny (0,7 ÷ 0,9 – zależnie od metody obliczania Q

f

)

Q

r

– wartość obliczeniowa działającego obciążenia.

W

obliczeniach

wartość

obciążenia

należy

uwzględniać

najniekorzystniejsze

zestawienia

oddziaływań

budowli

od

obliczeniowego obciążenia stałego i zmiennego oraz obl. wartości
ciężaru wł. i parcia gruntu, wyporu i ciśnienia spływowego wód
gruntowych, obciążenia od sąsiednich fundamentów i budowli
oraz odciążenia spowodowanego wykopami. Działanie wód
gruntowych uwzględnia się przy najniekorzystniejszym poziomie
piezometrycznym.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

52

I stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości obliczeniowe !

Podłoże jednorodne

W przypadku fundamentu o podstawie prostokątnej, obciążonego siłą pionową oraz siłą

poziomą równoległą do krótszego boku B posadowionego na podłożu jednorodnym do
głębokości 2B poniżej poziomu podstawy oraz gdy nie zachodzi p. c) (zbocze) lub d)
(wykopy, dodatkowe obc.) warunek obliczeniowy przyjmuje postać:

f

r

Q

m

Q

⋅

≤

N

r

– obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia.

m – współczynnik korekcyjny (0,7 ÷ 0,9 – zależnie od metody obliczania Q

fNB

)

Q

fNB

– pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża

gruntowego obliczona ze wzoru:

fNB

r

Q

m

N

⋅

≤

Dla fundamentów pasmowych (

L>5B

) można przyjmować

B/L = 0

Dla fundamentów o podstawie kołowej o promieniu

R

można przyjmować

B = L = 1,77 R













⋅

⋅

⋅

⋅

⋅













−

+

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅













+

+

⋅

⋅

⋅













+

⋅

=

B

r

B

B

D

r

D

D

c

r

u

c

fNB

i

g

B

N

L

B

i

g

D

N

L

B

i

c

N

L

B

L

B

Q

)

(

)

(

min

)

(

25

,

0

1

5

,

1

1

3

,

0

1

ρ

ρ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

53

Oznaczenia

L

B

e

L

L

e

B

B

⋅

−

=

⋅

−

=

2

2













⋅

⋅

⋅

⋅

⋅













−

+

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅













+

+

⋅

⋅

⋅













+

⋅

=

B

r

B

B

D

r

D

D

c

r

u

c

fNB

i

g

B

N

L

B

i

g

D

N

L

B

i

c

N

L

B

L

B

Q

)

(

)

(

min

)

(

25

,

0

1

5

,

1

1

3

,

0

1

ρ

ρ

L

B

≤

L

B

≤

e

B

, e

L

– mimośród działania obciążenia odpowiednio w kierunku

równoległym do szerokości B i długości L podstawy

D

min

– głębokość posadowienia mierzona od najniższego poziomu

terenu.

N

c

, N

D

, N

B

– współczynniki nośności

φ

(r)

– obliczeniowa wartość kąta tarcia wewnętrznego gruntu
zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia,

C

u

(r)

– obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego

bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia

ρ

D

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów (i ew.

posadzki) powyżej poziomu posadowienia,

ρ

B

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów

zalegających poniżej poziomu posadowienia do głębokości B,

g – przyspieszenie ziemskie,

i

c

, i

D

, i

B

– współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej

obciążenia

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

54

2009-02-03

10

Oznaczenia

δ

B

– kąt nachylenia wypadkowej obciążenia

r

rB

B

N

T

=

δ

tan

T

rB

– obliczeniowa siła pozioma działająca równolegle do krótszego boku B.

W przypadku gdy fundament jest obciążony również siłą pozioma T

rL

, działającą

równolegle do dłuższego boku podstawy L należy dodatkowo sprawdzić warunek:

fNL

r

Q

m

N

⋅

≤

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

55

I stan graniczny (PN-81/B-03020)

Podłoże uwarstwione

Gdy w podłożu występuje słabsza warstwa

geotechniczna na głębokości mniejszej niż
2B poniżej poziomu posadowienia, wtedy
warunek nośności pionowej należy sprawdzić
w podstawie fundamentu zastępczego cd

φ

(r)

, C

u

(r)

, ρ

B

(r)

– parametry warstwy słabej,

ρ

D

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów ponad podstawą

fundamentu zastępczego

ρ

h

(r)

– obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów miedzy podstawami

fundamentów rzeczywistego i zastępczego

g

h

L

B

N

N

r

h

r

r

⋅

⋅

⋅

′

⋅

′

+

=

′

ρ

r

rL

L

r

rB

B

L

B

N

T

N

T

h

D

D

e

L

L

e

B

B

′

=

′

=

+

=

′

′

⋅

−

′

=

′

⋅

−

′

=

δ

δ

tan

tan

2

2

min

min

fNB

r

Q

m

N

⋅

≤

′

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

56

Dla gruntów spoistych (pomiędzy podstawami fundamentów rzeczywistą i

zastępczą

h

– zagłębienie stropu warstwy słabszej, mierzone od poziomu posadowienia

fundamentu rzeczywistego.

r

rL

L

r

L

r

rB

B

r

B

N

h

T

e

N

e

N

h

T

e

N

e

′

⋅

±

⋅

=

′

′

⋅

±

⋅

=

′

3

4

h

b

B

h

h

b

B

h

=

>

=

≤

b

L

L

b

B

B

+

=

′

+

=

′

Dla gruntów niespoistych (pomiędzy podstawami fundamentów rzeczywistą i

zastępczą

3

2

3

h

b

B

h

h

b

B

h

⋅

=

>

=

≤

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

57

Jednostkowy opór obliczeniowy podłoża (PN-81/B-03020)

Dla prostych przypadków posadowienia, gdy nie występują p. b) (składowa

pozioma < 10% pionowej) c) (zbocze) lub d) (wykopy, dodatkowe obc.) oraz eB
≤

≤

≤

≤ 0,035 dopuszcza się sprawdzenie I stanu granicznego według wzorów:

f

r

f

rs

q

m

q

q

m

q

⋅

⋅

≤

⋅

≤

2

,

1

max

q

rs

– średnie obliczeniowe obciążenie jednostkowe podłoża pod fundamentem.

q

rmax

– maksymalne obliczeniowe obciążenie jednostkowe podłoża pod

fundamentem,

q

f

– obliczeniowy opór jednostkowy jednowarstwowego podłoża pod

fundamentem:

g

B

N

L

B

g

D

N

L

B

c

N

L

B

q

r

B

B

r

D

D

r

u

c

f

⋅

⋅

⋅

⋅













−

+

⋅

⋅

⋅

⋅













+

+

⋅

⋅













+

=

)

(

)

(

min

)

(

25

,

0

1

5

,

1

1

3

,

0

1

ρ

ρ

Przy obliczaniu q

rs

i q

rmax

uwzględnia się składowa pionowa obciążenia N

r

z

pominięciem składowej poziomej T

r

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

58

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości charakterystyczne !

Drugi stan graniczny użytkowania (użytkowalności)

Rodzaje II stanu granicznego:

a)

ś

rednie osiadanie fundamentów budowli

b)

przechylenie budowli jako całości lub jej części wydzielonej dylatacjami

c)

odkształcenie konstrukcji: wygięcie (ugięcie) budowli jako całości lub jej części
między dylatacjami lub różnica osiadań fundamentów.

Obliczenia wg II stanu granicznego należy wykonać za wyjątkiem:

1.

Posadowienia budowli na skałach litych

2.

Gdy w podłożu do głębokości równej trzykrotnej szerokości największego fundamentu
występują wyłącznie grunty niespoiste, poza piaskami pylastymi (ln) lub grunty spoiste (pzw,
tpl), a budowle są następujące:

a)

1-kondygnacyjne hale przemysłowe z suwnicami do 500 kN o konstrukcji niewrażliwej na
nierównomierne osiadanie,

b)

Budynki przemysłowe i magazynowe o wysokości do 3 kondygnacji

c)

Budynki mieszkalne i powszechnego użytku o wysokości do 11 kondygnacji włącznie i o
siatce słupów nie przekraczającej 6 x 6 m lub o rozstawie ścian nośnych nie większym niż 6
m pod warunkiem że obciążenie poszczególnych części nie jest zróżnicowane i nie
przewiduje się dodatkowego obciążenia podłoża obok budowli lub nie stawia się specjalnych
wymagań ograniczających przemieszczenia,

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

59

II stan graniczny (EN 1997-1:2004 (E))

Drugi stan graniczny użytkowalności

Rodzaje II stanu granicznego:

a) osiadania

b) podniesienie

(przemieszczenie do góry, uniesienie)

c) analiza drgań (wibracji)

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

60

2009-02-03

11

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości charakterystyczne !

[s] – symbol przemieszczeń wyrażający:

–

osiadanie średnie fundamentów s

ś

r

,

–

przechylenie budowli θ,

–

strzałkę ugięcia f

o

,

–

względną różnicę osiadań ∆s/l

[s

dop

] – symbol odpowiednich wartości dopuszczalnych przemieszczeń, określony na podstawie

analizy konstrukcji budowli, wymagań użytkowych i eksploatacyjnych urządzeń i połączeń
instalacyjnych,

Warunek obliczeniowy

]

[

]

[

dop

s

s

≤

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

61

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości charakterystyczne !

s’’ – osiadanie wtórne warstwy i

s’ – osiadanie pierwotne warstwy i
σ

zsi

– wtórne naprężenia w podłożu w połowie miąższości warstwy i

σ

zdi

- dodatkowe naprężenia w podłożu w połowie miąższości warstwy i

M

i

(n)

, Mo

i

(n)

– odpowiednio edometryczny moduł ściśliwości wtórnej i pierwotnej,

h

i

– miąższość warstwy i

λ - współczynnik zależny od odprężenia podłoża po wykonaniu wykopu (1, 0)

Osiadanie s

i

warstwy podłoża o miąższości h

i

:

i

i

i

s

s

s

′

+

′′

=

)

(

)

(

n

oi

i

zdi

i

n

i

i

zsi

i

M

h

s

M

h

s

⋅

=

′

⋅

⋅

=

′′

σ

σ

λ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

62

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości charakterystyczne !

Podłoże gruntowe do liczenia osiadań należy podzielić na jednorodne

warstwy o miąższości h ≤

≤

≤

≤ 0,5 B i nie więcej niż 2,0 m. Naprężenia

wtórne i dodatkowe wyznacza się pod środkiem ciężkości podstawy
fundamentu na głębokościach odpowiadających połowie miąższości
poszczególnych warstw obliczeniowych

Sumowanie osiadań poszczególnych warstw należy przeprowadzić do

głębokości na której spełniony jest warunek:

ρ

σ

σ

z

zd

⋅

≤ 3

,

0

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

63

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

wartości charakterystyczne !

Osiadanie średnie budowli:

∑

∑

⋅

=

j

j

j

ś

r

F

F

s

s

S

j

– osiadanie poszczególnych fundamentów,

F

j

– pola podstaw poszczególnych fundamentów

Przechylenie budowli θθθθ:

wyznacza się wyrównując (aproksymując) metoda najmniejszych
kwadratów osiadania sj poszczególnych fundamentów za pomocą
płaszczyzny określonej równaniem:

c

y

b

x

a

s

+

⋅

+

⋅

=

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

64

II stan graniczny (PN-81/B-03020)

a, b, c – niewiadome współczynniki równania

x, y – bieżące współrzędne poziome.

Parametry a, b, c wyznacza się z równań:

x

j

, y

j

– poziome współrzędne poszczególnych fundamentów

s

j

– osiadanie poszczególnych fundamentów

n – liczba fundamentów

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

=

⋅

+

+

⋅

=

+

+

⋅

⋅

=

+

⋅

+

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

s

c

n

y

b

x

a

s

x

y

c

y

b

y

x

a

s

x

x

c

y

x

b

x

a

2

2

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

65

II stan graniczny

Przechylenie fundamentu

wyznacza się z wzoru:

(

)

2

1

2

2

b

a

+

=

θ

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

66

2009-02-03

12

II stan graniczny

Strzałkę ugięcia f

0

wyznacza się uwzględniając

trzy najniekorzystniej osiadające fundamenty,
leżące w planie
na linii prostej,
wg wzoru:

(

)

1

2

2

1

0

0

1

s

l

s

l

s

l

l

f

⋅

−

⋅

−

⋅

=

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

67

Obliczanie - stopy fundamentowe

Rozkład momentów w stopie

Rozkład momentów w stopie

Rozkład momentów w stopie

Rozkład momentów w stopie

Przebieg trajektorii naprężeń głównych

Przebieg trajektorii naprężeń głównych

Przebieg trajektorii naprężeń głównych

Przebieg trajektorii naprężeń głównych

w stopie osiowo obciążonej

w stopie osiowo obciążonej

w stopie osiowo obciążonej

w stopie osiowo obciążonej

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

68

Stopy fundamentowe

Wpływ stosunku wymiarów słupa

Wpływ stosunku wymiarów słupa

Wpływ stosunku wymiarów słupa

Wpływ stosunku wymiarów słupa
do wymiarów stopy

do wymiarów stopy

do wymiarów stopy

do wymiarów stopy

Czynniki wpływające

Czynniki wpływające

Czynniki wpływające

Czynniki wpływające
na rozkład momentów w stopie:

na rozkład momentów w stopie:

na rozkład momentów w stopie:

na rozkład momentów w stopie:

Wpływ stosunku grubości na obrzeżu do jej

Wpływ stosunku grubości na obrzeżu do jej

Wpływ stosunku grubości na obrzeżu do jej

Wpływ stosunku grubości na obrzeżu do jej
grubości maksymalnej przy słupie

grubości maksymalnej przy słupie

grubości maksymalnej przy słupie

grubości maksymalnej przy słupie

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

69

Obliczanie - stopy fundamentowe -

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

dxdy

h

b

r

N

h

r

dF

dF

dxdy

b

N

dA

b

N

dF

Sd

z

r

Sd

Sd

z

1

2

1

2

2

⋅

⋅

=

=

=

=

Rzutując składową siłę

Rzutując składową siłę

Rzutując składową siłę

Rzutując składową siłę

dF

dF

dF

dF

rrrr

na kierunek

na kierunek

na kierunek

na kierunek

równoległy do osi

równoległy do osi

równoległy do osi

równoległy do osi

yyyy

dxdy

h

b

y

N

y

dF

Sd

1

2

⋅

⋅

=

Z bloku fundamentowego wydziela się myślowo

Z bloku fundamentowego wydziela się myślowo

Z bloku fundamentowego wydziela się myślowo

Z bloku fundamentowego wydziela się myślowo

kliny o podstawie kwadratowej zbiegające się

kliny o podstawie kwadratowej zbiegające się

kliny o podstawie kwadratowej zbiegające się

kliny o podstawie kwadratowej zbiegające się
we wspólnym punkcie

we wspólnym punkcie

we wspólnym punkcie

we wspólnym punkcie

O

O

O

O. Wzdłuż każdego klina

. Wzdłuż każdego klina

. Wzdłuż każdego klina

. Wzdłuż każdego klina

działa elementarna siła

działa elementarna siła

działa elementarna siła

działa elementarna siła

dF

dF

dF

dF przekazująca się na

przekazująca się na

przekazująca się na

przekazująca się na

siłę pionową

siłę pionową

siłę pionową

siłę pionową

dF

dF

dF

dF

zzzz

i poziomą

i poziomą

i poziomą

i poziomą

dF

dF

dF

dF

rrrr

działające w

działające w

działające w

działające w

płaszczyźnie określonej promieniem

płaszczyźnie określonej promieniem

płaszczyźnie określonej promieniem

płaszczyźnie określonej promieniem

rrrr i prostą

i prostą

i prostą

i prostą

przechodzącą przez środek podstawy.

przechodzącą przez środek podstawy.

przechodzącą przez środek podstawy.

przechodzącą przez środek podstawy.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

70

Obliczanie - stopy fundamentowe -

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

ponieważ

ponieważ

ponieważ

ponieważ

(

)

s

Sd

y

b

b

d

N

F

−

⋅

=

8

Siła ta powinna być przeniesiona przez zbrojenie stopy rozciągnięte w kierunku

Siła ta powinna być przeniesiona przez zbrojenie stopy rozciągnięte w kierunku

Siła ta powinna być przeniesiona przez zbrojenie stopy rozciągnięte w kierunku

Siła ta powinna być przeniesiona przez zbrojenie stopy rozciągnięte w kierunku

yyyy

(

)

d

b

b

h

b

s

:

:

1

−

≈

Należy również sprawdzić czy siły przyczepności mogą przekazać obciążenie

Należy również sprawdzić czy siły przyczepności mogą przekazać obciążenie

Należy również sprawdzić czy siły przyczepności mogą przekazać obciążenie

Należy również sprawdzić czy siły przyczepności mogą przekazać obciążenie
z betonu na zbrojenie

z betonu na zbrojenie

z betonu na zbrojenie

z betonu na zbrojenie

1

0

8

...

2

2

2

h

b

N

dx

dy

dF

F

Sd

y

y

b

b

b

⋅

⋅

=

=

















=

∫

∫

−

Całkowita siła dla kierunku równoległego do osi y wyniesie:

Całkowita siła dla kierunku równoległego do osi y wyniesie:

Całkowita siła dla kierunku równoległego do osi y wyniesie:

Całkowita siła dla kierunku równoległego do osi y wyniesie:

y

sy

yd

F

A

f

≥

(

)

s

Sd

ctd

b

b

N

d

b

u

f

−

≥

⋅

⋅

⋅

⋅

2

2

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

71

Obliczanie - stopy fundamentowe -

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

metoda Lebell’a

gdzie

gdzie

gdzie

gdzie

uuuu obwód zbrojenia na jednostkę szerokości,

obwód zbrojenia na jednostkę szerokości,

obwód zbrojenia na jednostkę szerokości,

obwód zbrojenia na jednostkę szerokości,

nnnn liczba prętów,

liczba prętów,

liczba prętów,

liczba prętów,

ffff

yd

yd

yd

yd

–––– obliczeniowa granica plastyczności stali, fctd

obliczeniowa granica plastyczności stali, fctd

obliczeniowa granica plastyczności stali, fctd

obliczeniowa granica plastyczności stali, fctd –––– wytrz. obl. betonu na rozciąganie w k.ż.

wytrz. obl. betonu na rozciąganie w k.ż.

wytrz. obl. betonu na rozciąganie w k.ż.

wytrz. obl. betonu na rozciąganie w k.ż.

Podsumowując

Podsumowując

Podsumowując

Podsumowując ---- warunki dla stopy prostokątnej

warunki dla stopy prostokątnej

warunki dla stopy prostokątnej

warunki dla stopy prostokątnej

b

n

u

φ

π

⋅

⋅

=

(

)

(

)

sx

x

Sd

x

y

x

ctd

d

b

b

N

x

sx

yd

b

b

N

d

b

b

u

f

F

A

f

sx

x

Sd

−

≥

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

=

≥

⋅

−

2

8

Dla kierunku

Dla kierunku

Dla kierunku

Dla kierunku

xxxx

(

)

(

)

sy

y

Sd

x

y

y

ctd

d

b

b

N

y

sy

yd

b

b

N

d

b

b

u

f

F

A

f

sy

y

Sd

−

≥

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

=

≥

⋅

−

2

8

Dla kierunku

Dla kierunku

Dla kierunku

Dla kierunku

yyyy

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

72

2009-02-03

13

Obliczanie - stopy fundamentowe -

metoda wsporników

metoda wsporników

metoda wsporników

metoda wsporników

W metodzie tej obliczamy zbrojenie w pionowych przekrojach przechodzących:

W metodzie tej obliczamy zbrojenie w pionowych przekrojach przechodzących:

W metodzie tej obliczamy zbrojenie w pionowych przekrojach przechodzących:

W metodzie tej obliczamy zbrojenie w pionowych przekrojach przechodzących:
---- krawędź słupa (I

krawędź słupa (I

krawędź słupa (I

krawędź słupa (I----I),

I),

I),

I),

---- krawędź odsadzek (II

krawędź odsadzek (II

krawędź odsadzek (II

krawędź odsadzek (II----II)

II)

II)

II)

przyjmując każdorazowo,

przyjmując każdorazowo,

przyjmując każdorazowo,

przyjmując każdorazowo,
że płytowy wspornik jest

że płytowy wspornik jest

że płytowy wspornik jest

że płytowy wspornik jest
utwierdzony w pozostałej części

utwierdzony w pozostałej części

utwierdzony w pozostałej części

utwierdzony w pozostałej części
stopy

stopy

stopy

stopy

yd

I

SdI

sI

f

d

M

A

⋅

⋅

=

9

,

0

(

)

y

sx

x

SdI

b

b

b

M

⋅

−

⋅

=

2

125

,

0

σ

Dla kierunku przekroju I

Dla kierunku przekroju I

Dla kierunku przekroju I

Dla kierunku przekroju I----IIII

Dla kierunku przekroju II

Dla kierunku przekroju II

Dla kierunku przekroju II

Dla kierunku przekroju II----IIIIIIII

(

)

y

x

x

SdII

b

b

b

M

⋅

−

⋅

=

2

1

125

,

0

σ

yd

II

SdII

sII

f

d

M

A

⋅

⋅

=

9

,

0

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

73

Stopa fundamentowa obciążona mimośrodowo -

metoda wsporników

metoda wsporników

metoda wsporników

metoda wsporników

a)

a)

a)

a)

Określenie

Określenie

Określenie

Określenie

d

d

d

d dla stopy trapezowej.

dla stopy trapezowej.

dla stopy trapezowej.

dla stopy trapezowej.

b)

b)

b)

b)

Schemat obliczenia zbrojenia stopy obciążonej mimośrodowo,

Schemat obliczenia zbrojenia stopy obciążonej mimośrodowo,

Schemat obliczenia zbrojenia stopy obciążonej mimośrodowo,

Schemat obliczenia zbrojenia stopy obciążonej mimośrodowo,

c)

c)

c)

c)

Schemat obliczeniowy: 1

Schemat obliczeniowy: 1

Schemat obliczeniowy: 1

Schemat obliczeniowy: 1 –––– wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika A,

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika A,

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika A,

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika A,

2

2

2

2 –––– wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika B

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika B

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika B

wykres oddziaływań ekstremalnych do wymiarowania wspornika B

W normie ENV 1992

W normie ENV 1992

W normie ENV 1992

W normie ENV 1992----3 Fundamenty z betonu, przyjęto, ze przy obliczaniu stóp fundamentowych

3 Fundamenty z betonu, przyjęto, ze przy obliczaniu stóp fundamentowych

3 Fundamenty z betonu, przyjęto, ze przy obliczaniu stóp fundamentowych

3 Fundamenty z betonu, przyjęto, ze przy obliczaniu stóp fundamentowych

momenty oblicza się w schemacie wspornikowym

momenty oblicza się w schemacie wspornikowym

momenty oblicza się w schemacie wspornikowym

momenty oblicza się w schemacie wspornikowym –––– w stosunku do linii przebiegającej w

w stosunku do linii przebiegającej w

w stosunku do linii przebiegającej w

w stosunku do linii przebiegającej w

odległości 0,35

odległości 0,35

odległości 0,35

odległości 0,35

bbbb

ssss

od osi słupa.

od osi słupa.

od osi słupa.

od osi słupa.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

74

Stopy fundamentowe –

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

Warunek bezpieczeństwa:

Warunek bezpieczeństwa:

Warunek bezpieczeństwa:

Warunek bezpieczeństwa:

naprężenia rozciągające w przekroju ukośnym nie powinny przekroczyć

naprężenia rozciągające w przekroju ukośnym nie powinny przekroczyć

naprężenia rozciągające w przekroju ukośnym nie powinny przekroczyć

naprężenia rozciągające w przekroju ukośnym nie powinny przekroczyć

ffff

ctd

ctd

ctd

ctd

Obraz zniszczenia przez przebicie

Obraz zniszczenia przez przebicie

Obraz zniszczenia przez przebicie

Obraz zniszczenia przez przebicie

stopy fundamentowej obciążonej

stopy fundamentowej obciążonej

stopy fundamentowej obciążonej

stopy fundamentowej obciążonej

osiowo (widok od dołu)

osiowo (widok od dołu)

osiowo (widok od dołu)

osiowo (widok od dołu)

Schemat zniszczenia stopy przez przebicie.

Schemat zniszczenia stopy przez przebicie.

Schemat zniszczenia stopy przez przebicie.

Schemat zniszczenia stopy przez przebicie.

1111 –––– oddziaływania działające na cześć zewnętrzną stopy,

oddziaływania działające na cześć zewnętrzną stopy,

oddziaływania działające na cześć zewnętrzną stopy,

oddziaływania działające na cześć zewnętrzną stopy,

2222 –––– oddziaływania działające na wyłamany ostrosłup

oddziaływania działające na wyłamany ostrosłup

oddziaływania działające na wyłamany ostrosłup

oddziaływania działające na wyłamany ostrosłup

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

75

Stopy fundamentowe –

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

wymiarowanie na przebicie

Założenia:

Założenia:

Założenia:

Założenia:
- przekrój krytyczny, w którym sprawdza się warunek

przekrój krytyczny, w którym sprawdza się warunek

przekrój krytyczny, w którym sprawdza się warunek

przekrój krytyczny, w którym sprawdza się warunek

nośności, jest oddalony od lica słupa o połowę

nośności, jest oddalony od lica słupa o połowę

nośności, jest oddalony od lica słupa o połowę

nośności, jest oddalony od lica słupa o połowę

pracującej wysokości stopy

pracującej wysokości stopy

pracującej wysokości stopy

pracującej wysokości stopy

dddd (DG)

(DG)

(DG)

(DG)

- obciążenia działające w przekroju krytycznym są

obciążenia działające w przekroju krytycznym są

obciążenia działające w przekroju krytycznym są

obciążenia działające w przekroju krytycznym są

zbierane z obszaru stopy (ABCHIJ) znajdującego się

zbierane z obszaru stopy (ABCHIJ) znajdującego się

zbierane z obszaru stopy (ABCHIJ) znajdującego się

zbierane z obszaru stopy (ABCHIJ) znajdującego się

poza płaszczyzną ścięcia określoną kątem

poza płaszczyzną ścięcia określoną kątem

poza płaszczyzną ścięcia określoną kątem

poza płaszczyzną ścięcia określoną kątem αααα=45

=45

=45

=45°°°° do

do

do

do

poziomu

poziomu

poziomu

poziomu

W ogólnym przypadku:

W ogólnym przypadku:

W ogólnym przypadku:

W ogólnym przypadku:

gdzie:

gdzie:

gdzie:

gdzie:

(

)

EF

CH

DG

b

b

b

+

⋅

= 5

,

0

d

b

f

dA

DG

ctd

ABCHIJ

≤

∫

σ

W przypadku fundamentu schodkowego analogiczne

W przypadku fundamentu schodkowego analogiczne

W przypadku fundamentu schodkowego analogiczne

W przypadku fundamentu schodkowego analogiczne
sprawdzenie należy wykonać w każdym miejscu zmiany

sprawdzenie należy wykonać w każdym miejscu zmiany

sprawdzenie należy wykonać w każdym miejscu zmiany

sprawdzenie należy wykonać w każdym miejscu zmiany
wysokości fundamentu.

wysokości fundamentu.

wysokości fundamentu.

wysokości fundamentu.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

76

Ława fundamentowa

Ławy fundamentowe pod murami należy kształtować tak, aby były

one obciążone osiowo. Jeżeli jest to niemożliwe, należy
uwzględnić nierównomierny rozkład naprężeń w podłożu.

Obliczanie ław pod murami obejmuje:

-

sprawdzenie nośności na zginanie w przekroju przy ścianie,

-

sprawdzenie nośności z uwagi na siły poprzeczne w przekroju
ukośnym wyznaczonym prostą poprowadzoną pod kątem 30°
(ławy betonowe) i 45° (ławy żelbetowe).

Przy posadowieniu na gruntach słabych i niejednorodnych stosuje

się zbrojenie podłużne ław.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

77

Ława fundamentowa

Dozbrajanie podłużne ławy fundamentowej pod i nad otworem.

Dozbrajanie podłużne ławy fundamentowej pod i nad otworem.

Dozbrajanie podłużne ławy fundamentowej pod i nad otworem.

Dozbrajanie podłużne ławy fundamentowej pod i nad otworem.
a)

a)

a)

a)

obciążenie przekazywane przez mur,

obciążenie przekazywane przez mur,

obciążenie przekazywane przez mur,

obciążenie przekazywane przez mur,

b)

b)

b)

b)

schemat konstrukcji,

schemat konstrukcji,

schemat konstrukcji,

schemat konstrukcji,

c)

c)

c)

c)

wykres momentów zginających,

wykres momentów zginających,

wykres momentów zginających,

wykres momentów zginających,

d)

d)

d)

d)

oddziaływanie podłoża.

oddziaływanie podłoża.

oddziaływanie podłoża.

oddziaływanie podłoża.

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

78

2009-02-03

14

Gdy konstrukcja znajdująca się ponad fundamentem jest bardzo sztywna (np. bateria silosów) ławę

Gdy konstrukcja znajdująca się ponad fundamentem jest bardzo sztywna (np. bateria silosów) ławę

Gdy konstrukcja znajdująca się ponad fundamentem jest bardzo sztywna (np. bateria silosów) ławę

Gdy konstrukcja znajdująca się ponad fundamentem jest bardzo sztywna (np. bateria silosów) ławę

fundamentową można traktować jak belkę ciągłą obciążoną od dołu reakcją podłoża i

fundamentową można traktować jak belkę ciągłą obciążoną od dołu reakcją podłoża i

fundamentową można traktować jak belkę ciągłą obciążoną od dołu reakcją podłoża i

fundamentową można traktować jak belkę ciągłą obciążoną od dołu reakcją podłoża i

spoczywającą na niepodatnych podporach (a).

spoczywającą na niepodatnych podporach (a).

spoczywającą na niepodatnych podporach (a).

spoczywającą na niepodatnych podporach (a).

Gdy konstrukcja znajdująca się nad ławą ma sztywność porównywalną ze sztywnością ławy wtedy

Gdy konstrukcja znajdująca się nad ławą ma sztywność porównywalną ze sztywnością ławy wtedy

Gdy konstrukcja znajdująca się nad ławą ma sztywność porównywalną ze sztywnością ławy wtedy

Gdy konstrukcja znajdująca się nad ławą ma sztywność porównywalną ze sztywnością ławy wtedy

takie przyjęcie jest błędne (b)

takie przyjęcie jest błędne (b)

takie przyjęcie jest błędne (b)

takie przyjęcie jest błędne (b)

Konstrukcję można uznać za sztywną w stosunku do podłoża jeżeli jest spełniony warunek (1)

Konstrukcję można uznać za sztywną w stosunku do podłoża jeżeli jest spełniony warunek (1)

Konstrukcję można uznać za sztywną w stosunku do podłoża jeżeli jest spełniony warunek (1)

Konstrukcję można uznać za sztywną w stosunku do podłoża jeżeli jest spełniony warunek (1)
(EI)

(EI)

(EI)

(EI)

ssss

–––– sztywność na zginanie konstrukcji na jednostkę szerokości budynku obliczona jako suma

sztywność na zginanie konstrukcji na jednostkę szerokości budynku obliczona jako suma

sztywność na zginanie konstrukcji na jednostkę szerokości budynku obliczona jako suma

sztywność na zginanie konstrukcji na jednostkę szerokości budynku obliczona jako suma

sztywności na zginanie konstrukcji fundamentów i konstrukcji nadbudowy (elementów ram i

sztywności na zginanie konstrukcji fundamentów i konstrukcji nadbudowy (elementów ram i

sztywności na zginanie konstrukcji fundamentów i konstrukcji nadbudowy (elementów ram i

sztywności na zginanie konstrukcji fundamentów i konstrukcji nadbudowy (elementów ram i

ścian)

ścian)

ścian)

ścian)

EEEE

0000

–––– moduł odkształcenia podłoża

moduł odkształcenia podłoża

moduł odkształcenia podłoża

moduł odkształcenia podłoża

LLLL –––– długość fundamentu

długość fundamentu

długość fundamentu

długość fundamentu

( )

(

)

)

1

(

5

,

0

3

0

>

L

E

EI

s

G.Horodecki – Fundamentowanie 1

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

79