EGZAMIN Z FUNDAMENTOWANIA (SI, sem.5)

Część A. Odpowiedzieć jednym zdaniem lub jednym rysunkiem na każde z pięciu pytań

Pytanie 1:

Dokończyć zdania lub krótko odpowiedzieć:

a) występujące w GEO obciążenie q’

dotyczy gruntu powyżej

poziomu posadowienia fundamentu bezpośredniego.

Związany z q’ współczynnik nośności N

q

oblicza się dla kąta ϕ

d

gruntu poniżej, czy powyżej poziomu posadowienia?

Poniżej. Nośność wynika tylko z kinematyki klinów wypierania gruntu pod fundamentem.

b) wymienić 5 powodów, które wskazują na konieczność zastosowania posadowienia na palach:

słabe, ściśliwe i bardzo niejednorodne grunty, duże obciążenia, duże momenty (mimośrody) i siły poziome o
zmiennych znakach, duże ograniczenia na osiadania obiektu, brak miejsca na fundament bezpośredni,
minimalizacja wpływów na sąsiednią zabudowę, wysoki poziom ZWG.

c) czy ława pierścieniowa o długości 12m ma większą nośność GEO na wypieranie gruntu niż ława
pryzmatyczna (belka) o długości 12m, jeśli obie ławy mają tę samą szerokość B=1m? Dlaczego?

Tak, nośność jest większa. Korzystniejszy jest kształt stref wypierania gruntu,
które wzajemnie „blokują” się w rejonie środka pierścienia,
równocześnie korzystnie poszerzając się na zewnątrz pierścienia.

d) Pale Jet Grouting double jet mają mniejsze

? większe?

(niepotrzebne skreślić) ciśnienie iniektu

cementowego, niż starsze pale mono jet, ponieważ …

zasadniczą „pracę” urabiania i mieszania gruntu wykonuje

strumień wody, a nie strumień zaczynu.

Pytanie 2:

a) Po stronie parcia czynnego ZWG jest średnio 3m poniżej p.t., ale ten poziom
może wahać się o ±1m. Jaki poziom ZWG przyjąć do obliczeń ścianki i dlaczego?

2,0m ppt, bo więcej wzrośnie parcie wody niż zmaleje od gruntu (γγγγ’

~ γγγγ/2, K

a

<1)

b) Po stronie parcia biernego ZWG jest średnio 1m poniżej dna, ale ten poziom
może wahać się o ±2m. Jaki poziom ZWG przyjąć do obliczeń ścianki i dlaczego?

0,0m tj. równo z dnem wykopu, bo więcej zmaleje odpór gruntu, niż wzrośnie
parcie wody (γγγγ’

~ γγγγ/2, K

p

>1); gdyby wziąć ZWG 1,0m ponad wykopem, to γγγγ’ już

nie zmieni się, ale wystąpi zawyżony (tj. niepewny) przypór przez parcie wody

Pytanie 3:

Uzupełnić cztery zdania, ew. też rysunkiem:

a) zwiększenie wysokości oczepu palowego zmniejsza, czy zwiększa
ilość zbrojenia głównego w tym oczepie? (rysunek!)

Zmniejsza, bo zmniejsza się składowa pozioma obciążenia,
która powoduje rozciąganie dolnego zbrojenia

b) pionowe geodreny stosuje się w celu …

przyśpieszenia konsolidacji podłoża nasypem

… , a pojedynczy

geodren ma budową, jak na szkicu obok (pokazać przekrój poprzeczny):

c) zbrojeniem ściskanego iniekcyjnego mikropala jest zazwyczaj …

grubościenna rura stalowa (też do iniekcji)

d) pionową płytę kotwiącą kotwi się ściągiem w jej dolnej połowie, ponieważ …

wypadkowa nośność płyty

pochodzi od różnicy rozkładów trapezowych lub trójkątnych (odpór pomniejszony o parcie), a zatem ta siła
wypadkowa znajduje się poniżej środka płyty

Pytanie 4:

Masywna, betonowa ściana oporowa jest bezpośrednio posadowiona na mocnym, poziomym podłożu

skalnym. Sprawdzanie stateczności sprowadza się wówczas do sprawdzenia dwóch warunków:
a) . . . .

sił poziomych na przesuw (GEO) w poziomie posadowienia

b) . . . .

momentów sił na obrót (EQU) względem zewnętrznej krawędzi fundamentu

Pyt. 1 (5 minut, max. 4p.)

Pyt. 2 (5 minut, max. 4p.)

DATA EGZAMINU:

Pyt. 3 (5 minut, max. 4p.)

Pyt. 4 (5 minut, max. 4p.)

Pyt. 5 (5 minut, max. 4p.)

imię i nazwisko:

Włodzimierz BRZĄKAŁA

Zad. 1 (15 minut, max.10p.)

Zad. 2 (10 minut, max.10p.)

numer albumu:

35 705

RAZEM (50 minut, max. 40p.)

KOŃCOWY WYNIK EGZAMINU:

Uwaga: odpowiedź wykazująca zupełną nieznajomość zagadnienia może zostać oceniona punktami ujemnymi!

Piasek
drobny

3,0

1,0

Glina

γ

γ’

4,0

γ’

γ

1,5

lub

Pytanie 5:

Kolumny DSM (Deep Soil Mixing) służą do wzmacniania podłoża, czy palowania podłoża?

Narysować typowy przykład zastosowania tych kolumn.

Część B. Rozwiązać dwa następujące zadania

Zadanie 1:

Obciążenia obliczeniowe górnej powierzchni ławy

fundamentowej zestawiono w tabeli. Ciężar własny fundamentu
oraz ciężar gruntu na odsadzkach pomija się.
Dodatnie zwroty sił przyjąć jak na rysunku.

Wymiary:
lewa odsadzka s

L

= 0,94m oraz prawa odsadzka s

P

= 0,66m

grubość ściany = 0,40m (siła N działa w osi ściany, na mimośrodzie e

s

= 0,14m)

wysokość ławy h

f

= 0,40m oraz szerokość ławy B

= 2,0m.

Narysować obok wykres odporu gruntu pod ławą q

min

↔

q

max

i wyznaczyć moment

zginający do zwymiarowania lewej odsadzki ławy,
tj. do określenia z tej strony ilości zbrojenia F

a

[cm

2

/mb].

Wskazówka

: q

max

= q

ś

r

⋅(1+6⋅e

B

/B), q

min

= q

ś

r

⋅(1−6⋅e

B

/B), q

ś

r

= N/B.

Na kontakcie ławy z podłożem:
•

siła pionowa N

d

= 400

+

0 = 400 kN/m

q

ś

r

= 400/2,0 = 200 kPa

•

moment sił względem środka podstawy
M

d

= 84 + 30·0,40 −

−

−

− 400·0,14 = 40 kN/m

(M

d

>

0, czyli q

max

jest z lewej strony)

•

mimośród e

B

= 40/400 = 0,10m

•

q

max

= 200⋅⋅⋅⋅(1+6⋅⋅⋅⋅0,10/2,0) = 260 kPa,

q

min

= 200⋅⋅⋅⋅(1−

−

−

−6⋅⋅⋅⋅0,10/2,0) = 140 kPa

•

w przekroju A-A jest na podstawie tw.Talesa
q

A-A

= 260 −

−

−

− (260-140)·(0,94+0,15·0,40)/2,0 = 200 kPa.

Zadanie 2:

Na czas prac remontowych w porcie obniżono poziom wody powy-

ż

ej dna zbiornika: z 4,0m jak po prawej stronie na 1,0m jak po lewej stronie (rys.).

Wbita ścianka szczelna piętrzy wodę oraz ogranicza przepływ wody przez piasek
drobny przy ściance i pod ścianką.
Narysować wykresy:

1) parcia wody na ściankę (z obu stron),
2) efektywnego parcia szkieletu gruntowego czynnego e

a

i biernego e

p

.

Ciężar wody γ

w

=

10,0 kN/m

3

, efektywny ciężar gruntu γ’

= 9,5 kN/m

3

,

dla piasku przyjąć K

a

=

1/3, K

p

=

3.

Należy uwzględnić ciśnienie spływowe dla pionowego przepływu.

Wyrównanie ciśnień wody przy przepływie w gruncie: (100+70)/2 = 85 kPa.

Parcie

hydrodynamiczne

Parcie e

p

[kPa]

Parcie e

a

[kPa]

z = 0 m

brak / 0

brak

brak

z = 3 m

0 / 30

brak

brak

z = 4 m

10 / 40

0

0

z = 10 m

85 / 85

7·6·3 = 126

12·6/3 = 24

Rodzaj

obciążenia

N

d

[kN/m]

M

d

[kNm/m]

H

d

[kN/m]

G

d

+ Q

d

+ A

d

+400

+84

+30

s

N

H

M

2,0m

0,40

A

A

140 kPa

200 kPa

1,0m

Piasek
drobny

3,0

1,0

6,0

(100kPa)

85kPa

85kPa

40kPa

10kPa

30kPa

(70kPa)

z

x

DSM jest metodą wzmacniania słabego podłoża,
najczęściej spoistego, na którym następnie wykonuje się
posadowienie bezpośrednie.
Liczne pionowe kolumny (dziesiątki lub setki sztuk) tworzą
gruntowo-betonowy kompozyt, z wykorzystaniem słabych
gruntów miejscowych „s”.
Kolumny kształtem i sposobem wykonania przypominają pale,
jednak zwykle nie są spięte betonowym oczepem, lecz pod płytą
lub ławą fundamentową wykonuje się wyrównawczą warstwę
zasypki żwirowej (np. ok.1,0m grubości), czasem zbrojoną
geosyntetykami (czerwona linia przerywana).

Moment zginający od części prostokątnej
I od części trójkątnej odporu gruntu wynosi
ostatecznie:

M

A-A

= 200·1,0·1,0/2 + (260-200)·(1,0/2)·1,0·2/3

M

A-A

= 120 kN/m.

i

=

∆

∆

∆

∆H/L

=

3,0/(6,0+6,0) = 0,25

ciśnienie spływowe p

s

= i·γγγγ

w

p

s

= 0,25·10,0 =

2,5kN/m

3

γγγγ

a

” = γγγγ’

+ p

s

= 9,5

+

2,5 = 12 kN/m

3

γγγγ

p

” = γγγγ’ −

−

−

− p

s

= 9,5

−

−

−

−

2,5 = 7 kN/m

3

.