background image

 

 

 

temat 

ć

wiczenia 

 

OBLICZANIE NAPR

ĘŻĘŃ

 W GRUNCIE  

I OSIADANIA FUNDAMENTU 

 

 
 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 

 

 

imi

ę

, nazwisko ………………… numer grupy    ………………… 

imi

ę

, nazwisko ………………… numer grupy    ………………… 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

Dla podanego schematu warunków wodno-gruntowych 

podło

ż

a oraz schematu obci

ąż

e

ń

 
 

1. Okre

ś

li

ć

 parametry gruntów według metody B odczytuj

ą

c z tabel 

parametry gruntów na podstawie zadanych warto

ś

ci parametrów 

kierunkowych; 

 
 

2. Na granicach warstw obliczeniowych, pod 

ś

rodkiem prostok

ą

tnego obszaru 

obci

ąż

aj

ą

cego wyznaczy

ć

 nast

ę

puj

ą

ce rozkłady : 

 



  napr

ęż

e

ń

 pierwotnych, 



  napr

ęż

e

ń

 wtórnych od obci

ąż

enia spowodowanego wykopem, 



  napr

ęż

e

ń

 od obci

ąż

enia fundamentem, 



  napr

ęż

e

ń

 dodatkowych od obci

ąż

enia s

ą

siedniego; 

 
 
3. Wyniki oblicze

ń

 przedstawi

ć

 w postaci: 

 

-

  tablicy/arkusza kalkulacyjnego, 

-

  wykresów obliczeniowych napr

ęż

e

ń

 na profilu podło

ż

a gruntowego; 

 
 
4. Obliczy

ć

 osiadanie całkowite fundamentu.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

Dane pocz

ą

tkowe 

dla ka

ż

dej podgrupy oddzielne: 

 
 

  przekrój geotechniczny odzwierciedlaj

ą

cy warunki gruntowo-wodne; 

 

  schemat obci

ąż

e

ń

;  

 

  nasyp niebudowlany (mieszaniny piasku, humusu, 

ż

wirów oraz 

pojedynczego gruzu) usun

ąć

 i wymieni

ć

 na zag

ę

szczon

ą

 (stopie

ń

 

zag

ę

szczenia wybieramy samodzielnie) pospółk

ę

 b

ą

d

ź

 piasek; 

 

  rozmiary tabel i arkusza kalkulacyjnego dostosowa

ć

 do swoich warunków 

pocz

ą

tkowych; 

 

  dla celów obliczeniowych warstwy geotechniczne podzieli

ć

 w arkuszu 

kalkulacyjnym na warstwy obliczeniowe o grubo

ś

ci (mi

ąż

szo

ś

ci) nie 

wi

ę

kszej od 1 m. 

 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

 

Przekrój geotechniczny gruntu 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

 
 
 

Schemat obci

ąż

e

ń

 

 

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

 

Dane do zadania 

 

A

B

C

D

E

Wymiary 

wykopu 

ę

boko

ść

 

posadowienia 

Wymiary  

fundamentu 

Obci

ąż

enie 

Odwiert 

L

w

 

[m] 

B

w

 

[m] 

[m] 

[m] 

[m] 

[kN] 

[kN/m

2

[m] 

[m] 

4,00  2,02 

1,94 

3,20  1,22  2100 

265 

3,00  6,50 

3,95  2,08 

2,03 

3,15  1,25  2080 

260 

2,90  6,41 

3,85  1,95 

1,85 

3,05  1,30  2120 

270 

3,20  6,35 

4,05  1,93 

1,78 

3,25  1,15  2075 

272 

3,33  6,62 

 

 
 

Zestawy danych pocz

ą

tkowych 

 

Numer 

zestawu 

A

B

C

D

E

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

17 

18 

19 

20 

21 

22 

background image

 

23 

24 

25 

26 

27 

28 

29 

30 

31 

32 

33 

34 

35 

36 

37 

38 

39 

40 

41 

42 

43 

44 

45 

46 

47 

48 

49 

50 

51 

52 

53 

54 

55 

56 

57 

58 

59 

60 

61 

62 

63 

64 

background image

 

65 

66 

67 

68 

69 

70 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

Obliczenie parametrów geotechnicznych gruntu 

 
1. Odczytanie parametrów z tablic normowych 
(patrz zał

ą

cznik nr 1) 

numer warstwy 

geotechnicznej 

Rodzaj 

gruntu 

I

L

(n)

 lub 

I

D

(n) 

w

n

(n)

 [%] 

ρ 

(n)

 

[g/cm

3

ρ

s

(n)

 

[g/cm

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Obliczanie g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowej gruntu nawodnionego 

           ρ

d 

)

(

)

(

100

100

n

n

n

w

+

ρ





3

m

t

, 

n = 

)

(

)

(

n

s

d

n

s

ρ

ρ

ρ

,

 

ρ

onw 

ρ

n

⋅ρ

;

  





3

m

t

 

gdzie:  

ρ

– g

ę

sto

ść

 wła

ś

ciwa wody, 

ρ

– g

ę

sto

ść

 obj

ę

to

ś

ciowa szkieletu gruntowego; 

Nr warstwy 

geotechnicznej 

ρ

ρ

onw 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

10 

3. Obliczenie g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowej gruntu pod wod

ą

 

 

ρ

opw

 = 

ρ

onw

 - 

ρ

w

;

 





3

m

t

 

Nr warstwy 

geotechnicznej 

ρ

onw 

ρ

ρ

opw 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Obliczenie g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowej warstwy nieprzepuszczalnej 

                                                        ρ

 = 

ρ

opw

 – j;  





3

m

t

 

gdzie: 

j – ci

ś

nienie spływowe     j i 

 

ρ

w 

 

cos 

β

,      

    

i – spadek hydrauliczny    i = 

l

H

 

                   ∆

H – ró

ż

nica pomi

ę

dzy poziomem wody nawierconym, a ustalonym, 

          l – mi

ąż

szo

ść

 warstwy nieprzepuszczalnej, 

         

β

 – k

ą

t odchylenia kierunku spływu od pionu; 

 

Nr warstwy 

geotechnicznej 

ρ

opw 

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

11 

G

ę

sto

ś

ci obliczeniowe 

 

Obliczeniowe g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowe gruntu 

ρ 

(r) 

z uwzgl

ę

dnieniem wody 

gruntowej uzyskujemy po pomno

ż

eniu g

ę

sto

ś

ci charakterystycznych (zgodnie ze 

specyfikacj

ą

 dla poszczególnych warstw geotechnicznych) przez  współczynnik 

materiałowy 

γ

m

=0,9. 

 

Specyfikacja obejmuje odpowiednio: 

 ρ 

(n)    

- dla warstw nie-nawodnionych, 

          

 

ρ

onw    

- dla gruntów nawodnionych, 

          

 

ρ

opw

   - dla warstw poni

ż

ej ustalonego 

ź

ródła wody   

                                         

naporowej, 

           

 

 ρ 

’     - dla warstw na które działa woda naporowa; 

 

g

ę

sto

ść

 

charakterystyczna 

g

ę

sto

ść

  

obliczeniowa 

Numer            

warstwy 

geotechnicznej 

specyfikacja  warto

ść

 

ρ 

(r) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 

background image

 

12 

Obliczenie napr

ęż

e

ń

 w gruncie 

 
 

5.   Obliczenie napr

ęż

e

ń

 pierwotnych 

σσσσ

z

ρρρρ    

    

σ

z

ρ 

i

 = h

i

 

 

ρ 

(r)

 

 

  gdzie: 

h

i

  

– grubo

ść

 danej warstwy obliczeniowej 

  

ρ 

(r)

   – g

ę

sto

ść

 obj

ę

to

ś

ciowa danej warstwy (odpowiednio : 

ρ

onw

,   

                    

ρ

opw

ρ 

ρ 

(n)

 dla poszczególnych warstw) 

 

– przyspieszenie ziemskie 

 

Nast

ę

pnie obliczamy napr

ęż

enia pod poszczególnymi warstwami sumuj

ą

napr

ęż

enia z warstw poło

ż

onych powy

ż

ej: 

=

=

n

i

z

z

i

1

ρ

ρ

σ

σ

 

 

6.   Obliczenie napr

ęż

e

ń

 wtórnych 

σσσσ

zs

  

 

σ

zs

 = 

σ

o

ρ 

(r)

 

 

η

gdzie: 

 

σ

o

ρ

(r)

   – obci

ąż

enie gruntem na poziomie dna wykopu 

η

m

      – współczynnik rozkładu napr

ęż

enia pod 

ś

rodkiem obszaru                        

               

prostok

ą

tnego obci

ąż

onego równomiernie zale

ż

ny od        

               

stosunku wymiarów 

 

wykopu L

w

 / B

w

  oraz gł

ę

boko

ś

ci z

/B

w

;   

 

 

 

 

background image

 

13 

               

wyznaczany z nomogramu: 

 

 

 

                                       lub wzoru: 

 

+

+

+

+

+

+

+

+

=

2

2

2

2

2

2

2

4

1

4

1

1

4

1

2

4

1

2

2

B

z

B

L

B

z

B

z

B

L

B

z

B

L

B

z

B

L

B

z

B

L

arctg

m

π

η

 

 

 
 
 

background image

 

14 

7.   Obliczenie napr

ęż

e

ń

 od obci

ąż

enia ci

ą

głego (fundamentem) 

σσσσ

zq 

σ

zq

 = q 

 

η

gdzie: 

q   – obci

ąż

enie fundamentem 

η

m

 – współczynnik rozkładu napr

ęż

enia pod 

ś

rodkiem obszaru   

         

prostok

ą

tnego obci

ąż

onego równomiernie zale

ż

ny od    

         

stosunku: wymiarów fundamentu L/B oraz gł

ę

boko

ś

ci z

/B;    

         

wyznaczany z nomogramu lub  wzoru. 

 

8.   Obliczenie napr

ęż

e

ń

 od s

ą

siedniej siły skupionej 

σσσσ

zQ 

P

P

z

K

Q

i

r

zQ

=

=

η

σ

2

 

gdzie: 

 

 

  – warto

ść

 siły skupionej; 

 

 

η

Q

 – współczynnik napr

ęż

enia zale

ż

ny od: 

- odległo

ś

ci przyło

ż

enia siły 

2

2

y

x

+

 i 

- gł

ę

boko

ś

ci obliczeniowej z

i

  

 

 

lub wzoru: 

                                                                      

2

5

2

1

2

3



+

=

z

r

K

r

π

 

 
 

background image

 

15 

9.     Obliczenie napr

ęż

e

ń

 całkowitych od przyło

ż

onego obci

ąż

enia 

σσσσ

zq

  

 

 

σ

zq

c

 = 

σ

zq

 + 

σ

zQ 

 

10.  Obliczenie napr

ęż

e

ń

 dodatkowych 

σσσσ

zd 

σ

zd

 = 

σ

zq

c

 - 

σ

zs 

 

11.  Obliczenie napr

ęż

e

ń

 minimalnych 

σσσσ

zmin 

            σ

zmin

 = 

σ

z

ρ

 - 

σ

zs 

 

12.  Obliczenie napr

ęż

e

ń

 całkowitych 

σσσσ

zt 

σ

zt

 = 

σ

z

ρ

 + 

σ

zd 

 

13.  Sporz

ą

dzamy wykresy napr

ęż

e

ń

 dla zadanych warunków wodno-     

gruntowych 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

 

16 

 

Obliczenie osiadania fundamentu 

 

14.  Obliczanie napr

ęż

e

ń

 w 

ś

rodku warstw obliczeniowych 

 

a)  napr

ęż

enia wtórne,          

b) napr

ęż

enia dodatkowe 

 

2

1

'

+

=

zsi

zsi

zsi

σ

σ

σ

                    

2

1

'

+

=

zdi

zdi

zdi

σ

σ

σ

 

 

15.  Obliczanie osiada

ń

S

i

S

 

Z wykresów normowych odczytujemy moduły 

ś

ci

ś

liwo

ś

ci dla 

poszczególnych warstw obliczeniowych: 

 

  dla gruntów niespoistych 

 

 

 
 

background image

 

17 

 

  dla gruntów spoistych, uwzgl

ę

dniaj

ą

c zaszeregowanie gruntów: 

 

mało spoiste 

Pg, 

Π

p, 

Π

 

ś

rednio spoiste 

Gp, G, G

π

 

Zwi

ę

złe 

Gpz, Gz, G

π

bardzo spoiste 

Ip, I, I

π

 

 

 

 

 
 

a)  obliczenie warto

ś

ci osiadania b

ę

d

ą

cego wynikiem 

dodatkowych napr

ęż

e

ń

 w podło

ż

u pod fundamentem  

    (w połowie grubo

ś

ci warstwy 

 

                           

i

i

zdi

i

M

h

S

0

'

'

=

σ

 

background image

 

18 

 
 

b)  obliczenie warto

ś

ci osiadania b

ę

d

ą

cego wynikiem wtórnych 

napr

ęż

e

ń

 w podło

ż

u pod fundamentem (w połowie grubo

ś

ci 

warstwy i

 

                         

λ

σ

=

i

i

zsi

i

M

h

S

'

''

   

 

gdzie: 
M

i  

– moduł 

ś

ci

ś

liwo

ś

ci wtórnej: 

M

0

i

  

– moduł 

ś

ci

ś

liwo

ś

ci pierwotnej: 

 

β

0

M

M

i

=

 

 

β

 – wska

ź

nik skonsolidowania gruntu (patrz zał

ą

cznik nr 1): 

 

M

M

E

E

0

0

=

=

β

 

 

          λ

 - współczynnik uwzgl

ę

dniaj

ą

cy stopie

ń

 odpr

ęż

enia podło

ż

a po  

 

 

  wykonaniu wykopu 

λ

 

= 0 gdy czas wznoszenia budowli nie trwa dłu

ż

ej ni

ż

 1 rok 

λ

 

= 1 gdy czas wznoszenia budowli jest dłu

ż

szy ni

ż

 1 rok 

 

(czas wznoszenia budowli trwa od wykonania wykopów fundamentowych do 
zako

ń

czenia stanu surowego, z monta

ż

em urz

ą

dze

ń

 stanowi

ą

cych obci

ąż

enie 

stałe) 
 

c)   w poszczególnych warstwach 

 

   S

i

 = S

i

 + S

i

’’   

 
 
 

background image

 

19 

16.  Osiadanie całkowite 

 

Osiadanie całkowite obliczamy do gł

ę

boko

ś

ci z

max

, na której spełniony jest 

warunek: 

 

)

max

(

)

max

(

3

,

0

z

z

zp

zd

σ

σ

 

 

                                              

=

i

S

c

S

 

 

Je

ś

li jednak gł

ę

boko

ść

 ta wypada w obr

ę

bie warstwy geotechnicznej           

o module 

ś

ci

ś

liwo

ś

ci pierwotnej M

0 

co najmniej dwukrotnie mniejszym ni

ż

        

w bezpo

ś

rednio gł

ę

biej zalegaj

ą

cej warstwie geotechnicznej, to z

max 

 nale

ż

zwi

ę

kszy

ć

 do sp

ą

gu tej warstwy słabszej. 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

background image

 

20 

 

Zał

ą

cznik nr 1 

TABLICE NORMOWE 

 
Tablica 1.
 Charakterystyczne warto

ś

ci g

ę

sto

ś

ci wła

ś

ciwej 

ρ

Si

, wilgotno

ś

ci naturalnej w

n

 i g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowej 

ρ

 dla gruntów 

niespoistych 

w

n

 %  

Stan gruntu 

zag

ę

szczony 

ś

rednio 

zag

ę

szczony 

lu

ź

ny 

Nazwa gruntów 

Stan 

wilgotno

ś

ci 

ρ

tm

-3 

ρ

 

tm

-3 

I

D

=1,0÷0,68 

I

D

=0,67÷0,24 

I

D

=0,33÷0,0 

w

mało wilgotne 

ρ

 

1,85 

1,75 

1,70 

w

10 

12 

15 

wilgotne 

ρ

 

2,00 

1,90 

1,85 

w

14 

18 

23 

ż

wiry i 

pospółki 

mokre 

2,65 

ρ

 

2,10 

2,05 

2,00 

w

mało wilgotne 

ρ

 

1,80 

1,70 

1,65 

w

12 

14 

16 

wilgotne 

ρ

 

1,90 

1,85 

1,80 

w

18 

22 

25 

piaski grube 

ś

rednie 

mokre 

2,65 

ρ

 

2,05 

2,00 

1,95 

w

mało wilgotne 

ρ

 

1,70 

1,65 

1,60 

w

14 

16 

19 

wilgotne 

ρ

 

1,85 

1,75 

1,70 

w

22 

24 

28 

Rodzime 

mineralne 

piaski drobne 

i pylaste 

mokre 

2,65 

ρ

 

2,00 

1,90 

1,85 

w

mało wilgotne 

ρ

 

1,60 

1,55 

1,50 

w

16 

18 

21 

wilgotne 

ρ

 

1,75 

1,70 

1,65 

w

24 

28 

30 

Rodzime 

organiczne 

piaski 

próchnicze 

mokre 

2,64 

ρ

 

1,90 

1,90 

1,75 

 
 
Tablica 2.
 Charakterystyczne warto

ś

ci g

ę

sto

ś

ci wła

ś

ciwej 

ρ

Si

, wilgotno

ś

ci naturalnej w

n

 i g

ę

sto

ś

ci obj

ę

to

ś

ciowej 

ρ

 dla gruntów 

spoistych 

w

n

 %  

Stan gruntu 

półzwarty 

twardoplastyczny 

plastyczny 

mi

ę

kkoplastyczny 

Nazwa gruntów 

ρ

tm

-3 

ρ

 

tm

-3 

I

L

<0 

I

L

=0,0÷0,25 

I

L

=0,25÷0,50 

I

L

=0,50÷1,00 

w

15 

18 

ż

wiry, pospółki 

gliniaste 

2,65 

ρ

 

2,25 

2,20 

2,10 

2,05 

w

10 

13 

16 

19 

piaski gliniaste 

2,65 

ρ

 

2,20 

2,15 

2,10 

2,05 

w

14 

18 

20 

22 

pyły piaszczyste 

2,66 

ρ

 

2,15 

2,10 

2,05 

2,00 

w

18 

22 

24 

26 

mało  

swoiste 

pyły 

2,67 

ρ

 

2,10 

2,05 

2,00 

1,95 

w

12 

17 

24 

gliny piaszczyste 

2,67 

ρ

 

2,25 

2,20 

2,10 

2,00 

w

13 

16 

21 

27 

gliny 

2,67 

ρ

 

2,20 

2,15 

2,05 

1,95 

w

17 

20 

25 

32 

ś

rednio 

spoiste 

gliny pylaste 

2,68 

ρ

 

2,15 

2,10 

2,00 

1,90 

w

11 

14 

20 

30 

gliny piaszczyste 

zwi

ę

złe 

2,68 

ρ

 

2,25 

2,15 

2,05 

1,95 

w

15 

18 

24 

35 

gliny zwi

ę

złe 

2,69 

ρ

 

2,20 

2,10 

2,00 

1,90 

w

18 

22 

28 

42 

zwi

ę

zło 

spoiste 

gliny pylaste 

zwi

ę

złe 

2,71 

ρ

 

2,15 

2,00 

1,90 

1,80 

w

14 

18 

25 

40 

iły piaszczyste 

2,70 

ρ

 

2,20 

2,10 

1,95 

1,80 

w

19 

27 

34 

50 

iły 

2,72 

ρ

 

2,15 

2,00 

1,85 

1,75 

w

25 

33 

42 

50 

Rodzime 

mineralne 

bardzo 

zwi

ę

złe 

iły pylaste 

2,75 

ρ

 

2,05 

1,90 

1,80 

1,70 

 

background image

 

21 

 
 
Tablica 3.
 Warto

ś

ci parametrów zale

ż

nych od rodzaju gruntu 

Grunty niespoiste 

Grunty spoiste 

Typ gruntu 

Ż

, Po 

Pr, Ps 

Pd, P

π

 

ν

 

0,20 

0,25 

0,30 

0,25 

0,29 

0,32 

0,37 

δ

 

0,90 

0,85 

0,74 

0,83 

0,76 

0,70 

0,565 

β

 

1,0 

0,90 

0,80 

0,90 

0,75 

0,60 

0,80 

 

ν 

ν 

ν 

ν 

- współczynnik Poissona 

 

)

1

(

)

2

1

(

)

1

(

0

0

ν

ν

ν

δ

+

=

=

=

M

E

M

E

 

 

M

M

E

E

0

0

=

=

β

 

 
 
 

 

Przykładowy wykres 

 

 

poziom posadowienia 

        poziom oddziaływania 

fundamentu 

 

 

 

fundamentu