2009-02-03
1
FUNDAMENTOWANIE 1
Część 2 a
Konstrukcje oporowe
WYCIĄG Z MATERIAŁÓW
Konstrukcje oporowe
Konstrukcja oporowa – konstrukcja przeznaczona do
przejmowania i przekazywania na podłoże parcia gruntu
Obciążenia działające na konstrukcje oporową:
1 – ciężar konstrukcji,
2 – obciążenie naziomu
3 – parcie gruntu (czynne, pośrednie lub spoczynkowe)
4 – odpór gruntu (graniczny, pośredni lub parcie
spoczynkowe)
5 – tarcie między gruntem a powierzchnią konstrukcji,
6 – składowa normalna oddziaływania podłoża,
7 – składowa styczna oddziaływania podłoża.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/2
Ś
ciany oporowe
PN-83/B-03010 – Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
Ś
ciana oporowa – budowla utrzymująca w stanie statecznym uskok naziomu
gruntów rodzimych lub nasypowych albo innych materiałów
rozdrobnionych, które można scharakteryzować parametrami
geotechnicznymi (γγγγ, Φ
Φ
Φ
Φ, c). Zadaniem ściany oporowej jest podtrzymanie
znajdującego się za nią gruntu lub innego materiału i zapewnienie jego
równowagi.
Ze względu na rodzaj materiału ściany oporowe można podzielić na:
- kamienne,
- ceglane,
- betonowe,
- żelbetowe,
- z gruntu zbrojonego.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/3
Ś
ciany oporowe
PN-83/B-03010 – Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
Podział ścian oporowych według konstrukcji:
-
masywne (kamienne i betonowe, blokowe i skrzyniowe)
-
lekkie (wspornikowe, kątowe, z płytami kotwiącymi, oczepowe
kotwione za pomocą ściągów, łupinowe, płytowe itp.)
Rodzaje ścian oporowych:
-
masywne,
-
z elementami odciążającymi,
-
płytowo-kątowe,
-
płytowo-żebrowe
-
specjalne,
-
z gruntu zbrojonego
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/4
Ś
ciany oporowe
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/5
Ś
ciany masywne – PN-83/B-03010
Wg normy minimalna grubość ściany w koronie powinna wynosić:
przy wysokości ściany h
n
> 1,5 m
- dla ścian murowanych – 500 mm,
- dla ścian betonowych – 300 mm,
przy wysokości ściany h
n
≤ 1,5 m
- dla ścian murowanych – 250 mm,
- dla ścian betonowych – 150 mm,
Ś
ciany masywne – przeważnie betonowe
lub kamienne (≤
≤
≤
≤5 m).
W przekrojach poziomych nie dopuszcza się
wystąpienia naprężeń rozciągających.
W przypadku stwierdzenia tych naprężeń
(dla dużych wysokości należy w rozciąganej
strefie zaprojektować zbrojenie.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/6
2009-02-03
2
Ś
ciany masywne
z wspornikiem (płytą)
odciążającym
Ś
ciany o jednej
płycie odciążającej
stosuje się do wysokości ok. 4,0 m – dla
wyższych (do ok. 6,0 m) stosuje się dwie
płyty.
a) ściana niezbrojna
b) ściana z miejscowym dozbrojeniem
Zastosowanie
wspornika pozwala ma
zmniejszenie zużycia materiału i
uniknięcie lub zmniejszenie zbrojenia w
samej płycie pionowej ściany.
Zmniejsza parcie gruntu
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/7
Ś
ciany płytowo-kątowe
Minimalna grubość płyty pionowej 120 mm.
Minimalna grubość płyty poziomej 200 mm.
Minimalna grubość otulenia zbrojenia głównego
od strony gruntu lub materiału zasypowego:
- dla płyty ściennej prefabrykowanej – 30 mm,
- dla płyty ściennej monolitycznej obciążonej suchym
gruntem lub materiałem zasypowym nie
zawierającym czynników agresywnych – 30 mm
- dla płyty ściennej w pozostałych przypadkach – 50
mm,
- w płycie fundamentowej, jeżeli pod fundamentem jest
projektowana warstwa wyrównawcza z betonu o
grubości min. 100 mm – 50 mm
Ś
ciany płytowo-kątowe -
wyłącznie żelbetowe.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/8
Ś
ciany płytowo-kątowe
Płyta pionowa obliczana jest jako wspornik utwierdzony w
płycie fundamentowej obciążony parciem gruntu.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/9
Ś
ciany płytowo-kątowe
Ze względu na równomierny charakter obciążenia
podłużne zbrojenie rozdzielcze może być stosowane
w ilości 10 - 15% zbrojenia głównego nie mniej
jednak niż 0,1% przekroju poprzecznego płyty.
Moment zginający w płycie fundamentowej oblicza
się jak dla wspornika utwierdzonego w płycie
pionowej, obciążonego:
-
parciem grunt nad płytą (od góry),
-
odporem gruntu: (od dołu)
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/10
Ś
ciany płytowo-kątowe
Minimalna grubość płyty pionowej
120 mm.
Minimalna grubość płyty poziomej
200 mm.
Skosy pomiędzy płytą pionową a fundamentową.
Ś
ciana prefabrykowana (kolejowa)
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/11
Ś
ciany płytowo-żebrowe
Konstrukcja składa się z płyty pionowej,
fundamentowej i pionowych żeber
rozstawionych wzdłuż ściany co 2,5 – 3,5 m.
Wyłącznie żelbetowe
Obowiązują wszystkie zalecenia jak dla
ś
cian płytowo-kątowych z tym że:
- grubość ściany pionowej
≥ 120 mm
i
≥ 1/9 – 1/13 rozstawu żeber,
- grubość płyty fundamentowej przy
ś
cianie
≥ 200 mm i ≥ 1/10 –1/15
wysokości ściany
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/12
2009-02-03
3
Ś
ciany płytowo-żebrowe
Płytę ściany oblicza się w zależności
od wartości stosunku wysokości do
rozstawu żeber h/l
a) jeżeli h/l > 2 płytę można
traktować obliczeniowo jako pasmo
płytowe obciążone obciążeniem
zmiennym wzdłuż wysokości,
b) jeżeli h/l < 2 płytę należy liczyć i
konstruować jako pracującą
dwukierunkowo.
W przypadku
(a) dzieli się
obliczeniowo ścianę na pasma o
wys. 1 – 1,5 m.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/13
Ś
ciany płytowo-żebrowe
- momenty w przęsłach pośrednich
(przęsłowe i podporowe) oraz nad
podporą skrajną
- momenty w przęśle skrajnym i nad
pierwszą podporą
Sumaryczny moment zamocowania płyty ściennej w dnie
- dla przęsła skrajnego (jedna krawędź pionowa zamocowana, druga swobodnie podparta)
- dla przęsła wewnętrznego (obie krawędzie zamocowane)
16
2
ql
M
=
11
2
ql
M
=
2
047
,
0
ql
M
y
−
=
2
032
,
0
ql
M
y
−
=
W przypadku (b) -> tablice
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/14
Ś
ciany płytowo-żebrowe
Obliczanie płyty fundamentowej
- wspornik utwierdzony w płycie
pionowej
Obliczanie żebra
- wspornik o zmiennej wysokości
utwierdzony w płycie
fundamentowej
Połączenie żebra z płytą ściany:
a)
z pilastrem
b)
bez pilastra
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/15
Zbrojenie ściany
Ś
ciany płytowo-żebrowe
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/16
Zbrojenie ściany wysokiej.
5 – zbrojenie ukośne do przeniesienia składowych
głównych naprężenia
Ś
ciany płytowo-żebrowe
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/17
Konstrukcje oporowe wg PN-EN 1997-1
Rodzaje konstrukcji oporowych:
masywne (grawitacyjne) ściany oporowe
- ściany z kamienia, z niezbrojonego lub
zbrojonego betonu, mające podstawę fundamentową z ostrogą lub bez ostrogi, półki lub przypory.
Ciężar ściany, a czasami również ciężar gruntu, skały lub zasypki, odgrywa znaczącą rolę
w podtrzymywaniu podpieranego materiału. np. betonowe masywne ściany oporowe o stałej lub
zmiennej grubości, żelbetowe ściany płytowo-kątowe i ściany z przyporami.
ś
ciany zagłębione w podłożu
- relatywnie cienkie ściany ze stali, żelbetu lub drewna,
podtrzymywane przez kotwy, rozpory i/lub odpór gruntu. Wytrzymałość na zginanie takich ścian
odgrywa znaczącą rolę w podtrzymywaniu gruntu, podczas gdy rola ciężaru ściany jest nieistotna.
np. wspornikowe stalowe ścianki szczelne, zakotwione lub rozparte stalowe albo betonowe ścianki
szczelne i ściany szczelinowe.
ś
ciany o konstrukcji złożonej
- ściany z elementów obu wyżej podanych rodzajów ścian.
Istnieje duża różnorodność takich ścian, których przykładem mogą być grodze z podwójnej ścianki
szczelnej, konstrukcje z gruntu zbrojonego cięgnami, geotekstyliami lub iniekcjami, konstrukcje z
wieloma rzędami kotew gruntowych lub gwoździ gruntowych.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/18
2009-02-03
4
Obciążenia ścian oporowych – PN-83/B-03010
Obciążenia stałe działające bezpośrednio na ścianę oporową lub w zasięgu bryły
odłamu (strefy oddziaływań dla parcia spoczynkowego) należy ustalać zgodnie z
normami obciążeń. Obciążenia stałe działające w obrębie klina odłamu należy
uwzględniać w obliczeniach parcia (odporu) gruntu, działające poza klinem odłamu
należy uwzględniać w obliczeniach stateczności zbocza, na którym znajduje się ściana
oporowa.
Obciążenia zmienne działające bezpośrednio na ścianę oporową należy uwzględniać
przy wyznaczaniu naprężeń w gruncie w poziomie posadowienia i przy wyznaczaniu
naprężeń w ścianie. W obliczeniach stateczności ściany obciążeń tych nie uwzględnia
się (poza budowlami komunikacyjnymi – obciążenia pojazdami). Obciążenia zmienne
działające pośrednio na ścianę oporową (poprzez grunt) w zasięgu klina odłamu należy
uwzględniać w obliczeniach parcia gruntu, natomiast obciążenia zmienne znajdujące się
poza klinem odłamu należy uwzględniać w obliczeniach stateczności zbocza, na którym
znajduje się ściana oporowa.
Obciążenia wyjątkowe można pominąć w obliczeniach stanów granicznych ściany
oporowej w przypadku odpowiedniego uzasadnienia technicznego i ekonomicznego.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/19
Parcie i odpór gruntu
Przy wyznaczaniu parcia i odporu gruntu
działającego na ścianę oporową należy
uwzględnić:
- kształt i sztywność ściany,
- rodzaj gruntu (rodzimy, zasypowy, inny materiał
rozdrobniony),
- warunki wodne w otoczeniu ściany oporowej,
- sposób wykonania i zagęszczenia zasypki,
- przemarzanie i pęcznienie gruntu,
- projektowane odwodnienie konstrukcji,
- obciążenie statyczne i dynamiczne konstrukcji.
Parcie gruntu niespoistego.
1 – grunt luźny, 2 – grunt zagęszczony
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/20
Parcie gruntu niespoistego, przypadek (a):
Ośrodek jednorodny, naziom płaski, obciążony równomiernie, powierzchnia
ś
ciany pionowa i gładka. Jednostkowe parcie gruntu:
Parcie i odpór gruntu
(
)
(
)
a
n
n
a
z
n
a
K
q
z
K
h
z
e
⋅
+
=
⋅
+
=
)
(
)
(
γ
γ
−
=
2
45
tan
)
(
2
n
a
K
φ
)
( n
n
z
q
h
γ
=
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/21
Należy przyjmować wartości dodatnie kątów β
β
β
β, εεεε i δ
δδ
δ
2
(n)
od normalnej w kierunku
przeciwnym do wskazówek zegara.
Wysokość zastępczą uwzględniającą wpływ obciążenia naziomu należy wyznaczać:
Parcie i odpór gruntu
(
)
ε
β
β
ε
γ
−
=
=
cos
cos
cos
)
( n
n
z
q
h
Odpór gruntu niespoistego, przypadek (b):
Ś
ciana nachylona, naziom nachylony, obciążony równomiernie, ściana nie jest
gładka – jednostkowy odpór gruntu określa się jw. przy czym:
[
]
(
)
(
) (
)
(
)
(
)
2
)
(
2
)
(
)
(
2
)
(
)
(
2
2
)
(
2
cos
cos
sin
sin
1
cos
cos
cos
−
+
−
+
+
⋅
+
−
=
ε
β
δ
β
ε
φ
δ
φ
δ
φ
β
φ
β
n
n
n
n
n
n
a
K
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/22
Odpór gruntu niespoistego, przypadek (a):
Ośrodek jednorodny, naziom płaski, obciążony równomiernie, powierzchnia
ś
ciany pionowa i gładka. Jednostkowy odpór gruntu:
Parcie i odpór gruntu
(
)
(
)
p
n
n
p
z
n
p
K
q
z
K
h
z
e
⋅
+
⋅
=
⋅
+
⋅
=
)
(
)
(
γ
η
γ
η
+
=
2
45
tan
)
(
2
n
p
K
φ
)
( n
n
z
q
h
γ
=
η - współczynnik korekcyjny uwzględniający błąd, jaki się popełnia przyjmując płaska
powierzchnię klina odłamu
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/23
Należy przyjmować wartości dodatnie kątów β
β
β
β, εεεε i δ
δδ
δ
2
(n)
od normalnej w kierunku
przeciwnym do wskazówek zegara.
Wysokość zastępczą uwzględniającą wpływ obciążenia naziomu należy wyznaczać:
Parcie i odpór gruntu
(
)
ε
β
β
ε
γ
−
=
=
cos
cos
cos
)
( n
n
z
q
h
Odpór gruntu niespoistego, przypadek (b):
Ś
ciana nachylona, naziom nachylony, obciążony równomiernie, ściana nie jest
gładka – jednostkowy odpór gruntu określa się jw. przy czym:
[
]
(
)
(
) (
)
(
)
(
)
2
)
(
2
)
(
)
(
2
)
(
)
(
2
2
)
(
2
cos
cos
sin
sin
1
cos
cos
cos
−
+
+
−
−
⋅
+
+
=
ε
β
δ
β
ε
φ
δ
φ
δ
β
β
φ
β
n
n
n
n
n
n
p
K
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/24
2009-02-03
5
Wypadkowa parcia spoczynkowego
Parcie i odpór gruntu
0
0
2
)
(
0
5
,
0
K
h
q
K
h
E
n
n
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
=
γ
Punkt zaczepienia wypadkowej:
-
rozkład trójkątny – h/3
-
rozkład trapezowy:
(
)
(
)
0
)
(
0
)
(
0
0
K
q
z
K
h
z
K
e
n
n
z
n
z
⋅
+
=
⋅
+
=
⋅
=
γ
γ
σ
γ
Ś
ciana pionowa, naziom poziomy, obciążony równomiernie. Jednostkowe parcie
spoczynkowe gruntu:
2
1
2
1
2
3
1
e
e
e
e
h
h
E
+
+
⋅
⋅
=
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/25
Parcie i odpór gruntu
Współczynnik parcia spoczynkowego
Gruntu rodzime:
(
)
(
)
ε
φ
ξ
ξ
ξ
tan
5
,
0
1
sin
1
)
(
3
2
1
0
⋅
+
⋅
−
⋅
⋅
⋅
=
n
K
ξ
ξξ
ξ
1
– wsp. uwzględniający wpływ spójności gruntu (tabl. 5),
dla gruntów niespoistych = 1
ξ
ξξ
ξ
2
– wsp. uwzględniający genezę gruntów (tabl. 6),
dla gruntów niespoistych = 1
ξ
ξξ
ξ
3
– wsp. reologiczny (tabl. 7),
dla gruntów niespoistych = 1
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/26
Parcie i odpór gruntu
Współczynnik parcia spoczynkowego
Gruntu zasypowe:
(
) (
)
[
]
(
)
ε
ξ
ξ
ξ
tan
5
,
0
1
15
,
4
5
2
1
,
0
5
,
0
5
4
4
0
⋅
+
⋅
⋅
−
⋅
⋅
+
+
−
=
S
I
K
I
S
– wskaźnik zagęszczenia
ξ
ξξ
ξ
4
– wsp. zależny od rodzaju gruntu zasypowego (tabl. 8),
ξ
ξξ
ξ
5
– wsp. uwzględniający technologię układania i zagęszczania zasypu (tabl. 9),
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/27
Wpływ spójności na parcie gruntu
(
)
a
n
a
z
n
a
K
c
K
h
z
e
)
(
)
(
2
−
⋅
+
=
γ
Ś
ciana pionowa, naziom poziomy, obciążony równomiernie.
a
n
n
c
K
c
h
)
(
)
(
2
γ
=
)
(
)
(
cot
n
n
H
c
φ
σ
⋅
=
1
cos
cos
δ
σ
ε
H
n
c
q
q
+
=
(
)
ε
β
β
δ
γ
−
⋅
=
cos
cos
cos
1
)
( n
c
z
q
h
(
)
β
γ
cos
)
(
a
z
n
a
K
h
z
e
+
=
′
H
n
a
an
e
e
σ
δ
−
′
=
)
(
2
cos
)
(
2
sin
n
a
at
e
e
δ
′
=
2
2
at
an
a
e
e
e
+
=
Ś
ciana nachylona, naziom nachylony, obciążony równomiernie, ściana nie jest gładka
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/28
Wpływ spójności na odpór gruntu
(
)
[
]
p
n
p
z
n
p
K
c
K
h
z
e
)
(
)
(
2
+
⋅
+
⋅
=
γ
η
Ś
ciana pionowa, naziom poziomy, obciążony równomiernie.
p
n
n
c
K
c
h
)
(
)
(
2
γ
=
)
(
)
(
cot
n
n
H
c
φ
σ
⋅
=
1
cos
cos
δ
σ
ε
H
n
c
q
q
+
=
(
)
ε
β
β
δ
γ
−
⋅
=
cos
cos
cos
1
)
( n
c
z
q
h
(
)
β
γ
cos
)
(
p
z
n
p
K
h
z
e
+
=
′
H
n
p
pn
e
e
σ
δ
−
′
=
)
(
2
cos
)
(
2
sin
n
p
pt
e
e
δ
′
=
2
2
pt
pn
p
e
e
e
+
=
Ś
ciana nachylona, naziom nachylony, obciążony równomiernie, ściana nie jest gładka
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/29
Określenie rodzaju parcia
W zależności od przemieszczenia konstrukcji względem ośrodka gruntowego
określa się:
-
parcie graniczne gruntu,
-
parcie pośrednie gruntu,
-
parcie spoczynkowe gruntu,
-
odpór pośredni gruntu,
-
odpór graniczny gruntu,
-
parcie silosowe gruntu.
Parcie pośrednie i spoczynkowe gruntu należy wyznaczać gdy narzucone jest
ograniczenie przemieszczeń ściany. W pozostałych przypadkach należy wyznaczać
parcie graniczne.
Do wstępnego określenia przemieszczeń konstrukcji dopuszcza się przyjmowanie
parcia granicznego lub spoczynkowego zależnie od rodzaju konstrukcji.
Dla odporu należy przeprowadzać analizą przemieszczeń konstrukcji i wartość odporu
przyjmować w zależności od założonego przemieszczenia.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/30
2009-02-03
6
Parcie gruntu na ściany kątowe
Przy sprawdzaniu stanów granicznych gruntu
dla kątowych ścian oporowych, dla pionowej
ś
ciany, poziomego naziomu i kąta tarcia
gruntu o ścianę dopuszcza się schemat
(również gdy |β
β
β
β| ≤
≤
≤
≤ 10°°°° i |εεεε| ≤
≤
≤
≤ 10°°°°):
W pozostałych przypadkach:
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/31
Przemieszczenia uogólnione
Uogólnione przemieszczenie ρ
ρ
ρ
ρ zastępuje następujące podstawowe
przemieszczenia ściany oporowej:
- osiadanie krawędzi podstawy s,
- kąt obrotu krawędzi podstawy wywołany różnicą osiadań
- przesunięcie krawędzi ściany f
B
s
∆
=
ϑ
Zakłada się, że przemieszczenie uogólnione
ρ
ρ
ρ
ρ jest suma kątów obrotu dolnej i górnej krawędzi ściany
B
A
ρ
ρ
ρ
+
=
ρ
A
– kąt obrotu dolnej krawędzi
ś
ciany oporowej
ρ
B
– kąt obrotu górnej krawędzi
ś
ciany oporowej
h
f
h
f
A
B
B
A
=
=
ρ
ρ
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/32
Przemieszczenia uogólnione
Przemieszczenia uogólnione, przy których powstaje parcie pośrednie lub odpór
pośredni:
ρ
n
– przemieszczenie uogólnione ściany wyznaczone przy uwzględnieniu
wszystkich obciążeń z pominięciem wpływu zagęszczenia gruntu w czasie
wykonywania zasypu. K
0
wyznaczane jak dla gruntu rodzimego.
ρ
b
– przemieszczenie uogólnione ściany w fazie układania i zagęszczania zasypki.
K
0
wyznaczane jak dla gruntu zasypowego. Dla gruntu rodzimego
ρ
b
= 0
b
n
II
I
ρ
ρ
ρ
ρ
5
,
0
+
=
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/33
Wyznaczanie parcia pośredniego i odporu pośredniego
Parcie pośrednie
a
I
a
I
a
a
a
I
I
a
I
E
E
E
E
E
E
=
≤
<
−
−
=
≤
<
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
5
,
0
dla
5
,
0
5
,
0
0
dla
0
0
Odpór pośredni
p
II
p
II
p
p
p
II
II
p
II
E
E
E
E
E
E
=
≤
<
−
+
=
≤
<
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
5
,
0
dla
5
,
0
5
,
0
0
dla
0
0
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/34
Wartości obliczeniowe parcia i odporu
Wartości obliczeniowe jednostkowego parcia lub odporu
n
f
f
r
e
e
⋅
⋅
=
2
1
γ
γ
Wartości obliczeniowe wypadkowej parcia lub odporu
n
f
f
r
E
E
⋅
⋅
=
2
1
γ
γ
γ
f1
- współczynnik obciążenia wg. tabl. 10
γ
f2
- współczynnik obciążenia równy:
1,0 w obliczeniach stanów granicznych gruntu,
1,1 (0,9) w obliczeniach stanów granicznych konstrukcji ściany oporowej
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/35
Konstrukcje oporowe wg PN-EN 1997-1
Oddziaływania, dane geometryczne i sytuacje obliczeniowe
Oddziaływania
Oddziaływania podstawowe:
•
ciężar gruntu, skały i wody,
•
naprężenia w podłożu,
•
parcie gruntu i wody gruntowej,
•
ciśnienia wody powierzchniowej, włączając parcia fal,
•
ciśnienie wody gruntowej, ciśnienie spływowe,
•
obciążenia stałe i przyłożone od budowli,
•
obciążenia naziomu,
•
siły kotwienia lub cumowania,
•
usunięcie obciążenia (odciążenie) lub wykonanie wykopu,
•
obciążenie pojazdami,
•
przemieszczenia spowodowane eksploatacją górniczą albo wykonywaniem wyrobisk
lub tuneli,
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/36
2009-02-03
7
Konstrukcje oporowe wg PN-EN 1997-1
Oddziaływania podstawowe:
•
pęcznienie i skurcz spowodowane przez rośliny, wpływy klimatyczne lub zmiany
wilgotności,
•
przemieszczenia związane z pełzaniem, osuwaniem lub osiadaniem mas gruntu,
•
przemieszczenia związane z degradacją, zmianami w składzie mineralnym,
samozagęszczeniem i rozpuszczaniem gruntu,
•
przemieszczenia i przyspieszenia spowodowane trzęsieniami ziemi, wybuchami,
drganiami i obciążeniami dynamicznymi,
•
skutki działania temperatury, w tym zamarzania,
•
obciążenie lodem,
•
wstępne sprężenie kotew gruntowych lub rozpór,
•
tarcie negatywne.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/37
Konstrukcje oporowe wg PN-EN 1997-1
Stany graniczne (SG)
Dla wszystkich rodzajów konstrukcji oporowych, jako minimum, należy rozpatrzyć
następujące stany graniczne:
a)
utrata ogólnej stateczności,
b)
zniszczenie elementu konstrukcyjnego jak ściana, kotwa, oczep lub rozpora,
albo zniszczenie połączenia między tymi elementami,
c)
łączne wyczerpanie oporu podłoża i zniszczenie elementu konstrukcyjnego,
d)
zniszczenie spowodowane wypiętrzeniem lub przebiciem hydraulicznym,
e)
przemieszczenia konstrukcji oporowej, które mogą spowodować zniszczenie, wpłynąć
na wygląd albo utratę właściwości użytkowych samej konstrukcji albo sąsiednich
konstrukcji lub instalacji, na które wpływa zachowanie konstrukcji oporowej,
f)
nadmierne przenikanie wody przez ścianę lub pod nią,
g)
nadmierne przenikanie cząstek gruntu przez ścianę lub pod nią,
h)
niedopuszczalne zmiany warunków wodnych.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/38
Konstrukcje oporowe wg PN-EN 1997-1
Stany graniczne (SG)
Dodatkowo, w przypadku ścian masywnych i złożonych konstrukcji oporowych, należy
rozpatrywać następujące stany graniczne:
a)
wyczerpanie nośności podłoża podstawy,
b)
utrata stateczności na skutek przesunięcia w podstawie ściany,
c)
zniszczenie przez przewrócenie się ściany,
a w przypadku ścian zagłębionych w podłożu:
a)
utrata stateczności na skutek obrotu lub przesunięcia ściany albo jej części,
b)
utrata pionowej równowagi ściany.
Dla wszystkich rodzajów konstrukcji oporowych należy rozpatrywać kombinacje wyżej
wymienionych stanów granicznych, gdzie jest to zasadne.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/39
SPRAWDZANIE STANÓW GRANICZNYCH GRUNTU - PN-83/B-03010
Wyróżnia się dwie grupy stanów granicznych:
Stany graniczne nośności,
Stany graniczne użytkowania
Warunek stanu granicznego nośności
f
r
Q
m
Q
⋅
≤
m – współczynnik korekcyjny, zależny od rodzaju stanu granicznego i przyjętej metody obliczeń,
Q
f
– obliczeniowy opór graniczny podłoża gruntowego przeciwdziałający obciążeniu O
r
Q
r
– wartość obliczeniowa działającego obciążenia
OBLICZENIA PROWADZIMY NA WARTOŚCIACH
OBLICZENIOWYCH
Warunkiem stanu granicznego użytkowania jest porównanie wartości obliczonych
przemieszczeń z wartościami dopuszczalnymi
OBLICZENIA PROWADZIMY NA WARTOŚCIACH
CHARAKTERYSTYCZNYCH (NORMOWYCH)
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/40
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie nośności podłoża bezpośrednio pod podstawą fundamentu
-
zgodnie z zasadami w normie PN-81/B-03020.
-
jeżeli ściana oporowa ma nachyloną podstawę lub znajduje się na zboczu należy
stosować załącznik 2 normy PN-83/B03010
-
dla ścian posadowionych na palach – zgodnie z normą PN-82/B-02482
Sprawdzenie stateczności na obrót
uf
r
M
m
M
⋅
≤
0
0
M
0r
– moment wszystkich sił obliczeniowych powodujących obrót ściany
M
uf
– moment wszystkich sił obliczeniowych przeciwdziałających obrotowi ściany
m
0
= 0,8 – w przypadku obciążenia naziomu q
≥ 10 kPa
m
0
= 0,9 – w pozostałych przypadkach
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/41
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie stateczności na przesunięcie
-
przy wstępnym określaniu wymiarów podstawy fundamentu,
-
przy przeprowadzaniu obliczeń uproszczonych,
-
gdy obliczeniowy kąt nachylenia (w stosunku do pionu) wypadkowej obciążenia
działającego w podstawie fundamentu jest większy niż φφφφ
(r)
Powierzchnię ścięcia należy przyjmować następująco:
- podstawa pozioma – na styku fundamentu i podłoża,
- podstawa schodkowa i z ostrogą – w płaszczyźnie poziomej przechodzącej przez
spód najgłębszego stopnia,
- podstawa nachylona – na styku budowli z podłożem, w płaszczyźnie poziomej
przechodzącej przez najniższy punkt podstawy i w płaszczyźnie, w której ze
względu na ukształtowanie zbocza może wystąpić najmniejszy opór,
- budowla posadowiona na podsypce kamiennej – na styku podstawy budowli i
podsypki oraz na styku podsypki i gruntu.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/42
2009-02-03
8
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie stateczności na przesunięcie
tf
t
tr
Q
m
Q
⋅
≤
Q
tr
– obliczeniowa wartość składowej stycznej (poziomej) obciążenia w płaszczyźnie ścięcia
Q
tf
– suma rzutów na płaszczyznę ścięcia wszystkich sił obliczeniowych przeciwdziałających
przesunięciu ściany
m
t
= 0,9 – w przypadku obciążenia naziomu q
≥ 10 kPa
m
t
= 0,95 – w pozostałych przypadkach
W wartości Q
tf
należy uwzględnić tarcie w płaszczyźnie ścięcia, spójność – jeżeli rozpatruje się
ś
cięcie wewnątrz gruntu lub część spójności (20 – 50%) – jeżeli rozpatruje się ścięcie między
podstawą fundamentu a gruntem oraz odpór gruntu znajdującego się przed ścianą. Wyznaczając
odpór należy uwzględnić możliwość okresowych wykopów.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/43
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie ogólnej stateczności ściany oporowej i uskoku naziomu
Sprawdzenie należy przeprowadzić wariantowo, wprowadzając dla wartości parametrów
gruntu w poszczególnych strefach raz współczynniki obliczeniowe zwiększające, drugi raz
zmniejszające. Dopuszcza się obliczenia uproszczone na parametrach charakterystycznych.
W obliczeniach należy uwzględnić najbardziej niekorzystne zestawienie sił wynikających z
obciążenia naziomu,ciężaru konstrukcji i gruntu oraz ewentualnych obiektów sąsiadujących,
wpływ wody gruntowej oraz możliwość wykopów.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/44
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie ogólnej stateczności ściany oporowej i uskoku naziomu
Zaleca się stosowanie metod Felleniusa lub Bishopa.
Metoda Felleniusa
u
o
M
m
M
⋅
≤
m – współczynnik korekcyjny,
M
u
– moment utrzymujący w stosunku do punktu 0
M
o
– moment obracający (ścinający) w stosunku do punktu 0
(
)
R
c
l
G
M
n
i
i
i
i
i
i
u
⋅
⋅
+
=
∑
=1
tan
cos
φ
α
R
G
M
n
i
i
i
o
⋅
=
∑
=1
sin
α
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/45
STANY GRANICZNE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Sprawdzenie ogólnej stateczności ściany oporowej i uskoku naziomu
Metoda Bishopa
Współczynnik m występuje po obu stronach równania.
Należy go wyznaczyć metodą kolejnych przybliżeń.
(
)
[
]
( )
∑
∑
=
=
′
⋅
−
+
′
=
n
i
i
i
n
i
i
i
i
i
i
i
G
M
b
u
G
b
c
m
1
1
sin
1
tan
1
α
α
φ
( )
[
]
i
i
i
m
M
α
α
φ
α
cos
tan
tan
1
⋅
′
+
=
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/46
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Stany graniczne użytkowania obejmują:
-
osiadanie całkowite ściany oporowej,
-
różnicę osiadań wywołującą przechylenie ściany oporowej jako całości lub
jej części wydzielonej dylatacjami,
-
przemieszczenie poziome ściany oporowej.
Zakres obliczeń stanu granicznego użytkowania:
Obliczenia osiadań i przemieszczeń należy wykonywać dla wszystkich ścian
oporowych z wyjątkiem przypadków gdy:
a)
w poziomie posadowienia występują grunty skaliste,
b)
w podłożu do głębokości 3B występują Ż, Po, Pr i Ps zagęszczone lub gruntu spoiste w
stanie półzwartym i twardoplastycznym, a w projekcie nie wymaga się wyznaczania
parcia i odporu pośredniego,
c)
W podłożu do głębokości 3B występują grunty niespoiste za wyjątkiem Pd i Pπ
π
π
π w stanie
luźnym oraz grunty spoiste w stanie półzwartym i twardoplastycznym a ponadto h ≤
≤
≤
≤ 6
m, q ≤
≤
≤
≤ 10 kPa i nie stawia się wymagań dotyczących ograniczenia przemieszczeń.
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/47
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Osiadanie i przechylenie fundamentu na podłożu jednorodnym
Ś
rednie osiadanie
(
)
(
)(
)
0
0
2
2
1
1
1
3
E
q
E
o
ν
ν
π
ν
ϕ
−
+
+
−
=
p, q, s – składowe oddziaływań,
E
0
– moduł odkształcenie gruntu,
ν – współczynnik Poissona.
Osiadania krawędzi fundamentu:
Przemieszczenie poziome górnej krawędzi
2
2
2
1
B
s
s
B
s
s
o
o
o
o
ϕ
ϕ
−
=
+
=
(
)
2
1
75
,
1
ν
−
⋅
=
o
o
E
B
p
s
Ś
rednie przechylenie fundamentu
h
f
o
ϕ
=
2
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/48
2009-02-03
9
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Osiadania średnie i krawędziowe fundamentu na
podłożu uwarstwionym
Ś
rednie osiadanie
s
j
– osiadania odpowiednio punktów j = 0, 1, 2,
σ
jzi
– składowa pionowa naprężenia w osi j na poziomie z
i
,
M
0i
– edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej warstwy i.
2
2
1
1
2
2
1
1
1
1
2
0
1
0
0
p
k
p
k
p
k
p
k
p
k
p
k
zi
zi
zi
+
=
+
=
+
=
σ
σ
σ
∑
⋅
=
i
i
jzi
j
M
h
s
0
σ
Przechylenie fundamentu
B
s
s
2
1
−
=
ϕ
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/49
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Przemieszczenie poziome górnej krawędzi
ś
ciany oporowej
(
)
B
h
s
s
f
2
1
2
−
=
Obliczenia osiadań należy prowadzić do
głębokości na której spełniony jest warunek:
ρ
σ
σ
max
max
3
,
0
z
jz
⋅
≤
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/50
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Przemieszczenie poziome podstawy fundamentu f
1
- w przypadku gruntów niespoistych i spoistych o
współczynniku c
v
0
> 0,0004
(
)
w
w
v
v
M
k
a
e
k
c
γ
γ
0
0
1
⋅
=
+
=
Dla podłoży uwarstwionych poziomo (hi ≤
≤
≤
≤ h
w
)
Γ
=
0
1
1
2 E
l
Q
f
H
a
v
– współczynnik ściśliwości,
k – współczynnik filtracji,
Dla podłoży jednorodnych
∑
=
−
Γ
−
Γ
=
n
i
i
i
i
H
E
E
l
Q
f
1
0
1
0
1
1
2
h
w
– obliczeniowa miąższość
przemieszczającej się warstwy,
E
0
, E
0i
, E
0I
, E
0II
– moduły odkształcenia
gruntu przemieszczających się warstw
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/51
STANY GRANICZNE UŻYTKOWANIA
Dla podłoży uwarstwionych pionowo
(
)
+
−
+
=
w
u
I
II
I
H
h
B
k
E
E
l
E
Q
f
ν
ν
1
1
2
0
0
1
0
1
Γ
i
– funkcja określana przy
h
i
– zagłębienie spodu warstwy i w stosunku do podstawy fundamentu,
f
1
– przemieszczenie poziome podstawy fundamentu,
Q
H
– obciążenie poziome,
l
1
– długość odcinka obliczeniowego przyjmowana dla układu płaskiego 1,0 m,
k
u
– współczynnik bezwymiarowy równy 1,1 dla piasków i 0,85 dla glin,
l
a
– długość ewentualnych elementów kotwiących lun długość wyparcia klina strefy odporu.
Funkcję
Γ przy
B
h
m
w
i
2
=
Γ
określa się z wzoru
(
)
(
)
(
)
(
)
−
+
+
−
−
=
Γ
Γ
Γ
Γ
m
m
m
1
arctan
2
3
1
ln
1
2
1
2
ν
ν
π
ν
B
h
m
i
i
2
=
Γ
(
)
a
w
l
B
h
+
= 4
,
0
G.Horodecki – Fundamentowanie 1
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
2/52
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
FUNDAMENTOWANIE 2 b materia
Japońskie techniki inwestycyjne, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiza techniczna i fundamenta
FUNDAMENTOWANIE 6 materia y
FUNDAMENTOWANIE 2 c materia
Fundamenty materialy z wykladow
Fundamenty, materialy budowlane
FUNDAMENTOWANIE 3 materia y
Newsletter Johna Bollingera, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiza techniczna i fundamentalna,
Notatki z materiaw, Budownictwo, IV semestr, Mechanika Gruntów, MGF Mechanika gruntó i fundamentowan
FutureRevisions, Courseware, IBM Tivoli Network Manager IP Edition 3.7 Fundamentals, materials
AT-folie2, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiza techniczna i fundamentalna, materialy
FUNDAMENTOWANIE 4 materia y
Gann, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiza techniczna i fundamentalna, materialy
Tabele z materiw, Budownictwo, IV semestr, Mechanika Gruntów, MGF Mechanika gruntó i fundamentowanie
FUNDAMENTOWANIE 5 materia y
FUNDAMENTOWANIE 1 materia y
ANALIZA FUNDAMENTALNA I JEJ ZWIAZKI Z ANALIZA TECHNICZNA, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiz
FUNDAMENTOWANIE 2 b materia
Japońskie techniki inwestycyjne, Analiza techniczna i fundamentalna, Analiza techniczna i fundamenta
więcej podobnych podstron