UKD 624.131.5:624.15

POLSKI KOMITET

NORMALIZACJI,
MIAR I JAKO

Ś

CI

P O L S K A N O R M A

PN-81

B-03020

Grunty budowlane

Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli

Obliczenia statyczne i projektowanie

Zamiast:

PN-74/B-03020

Grupa katalogowa

0702

Building soils. Foundation bases. Static

calculation and design

Sols de construction. Fondations

directes. Calcul statique et project

Строительные грунты.

Естественные основание

фундаментов. Статические

расчеты и проектирование

SPIS TRE

Ś

CI

1. WST

Ę

P

1.1. Przedmiot normy

1.2. Zakres stosowania normy

1.3. Okre

ś

lenia

1.4. Podstawowe oznaczenia

1.4.1. Cechy gruntów

1.4.2. Obci

ąż

enia, napr

ęż

enia, przemieszczenia

1.4.3. Cechy geometryczne

1.4.4. Współczynniki

1.4.5. Symbole dla gruntów niespoistych

1.4.6. Symbole dla gruntów spoistych

1.4.7. Inne oznaczenia

2. ZASADY PROJEKTOWANIA POSADOWIENIA BEZPO

Ś

REDNIEGO

2.1. Dane do projektowania

2.2. Gł

ę

boko

ść

posadowienia fundamentów

2.2.1. Zasady ogólne

2.2.2. Zalecenia szczegółowe

2.3. Wymiary podstawy fundamentu

2.4. Ochrona podło

ż

a gruntowego i pomieszcze

ń

podziemnych

3. OBLICZENIA STATYCZNE

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 1

3.1. Metoda oblicze

ń

3.2. Schemat obliczeniowy podło

ż

a i parametry geotechniczne

3.3. Sprawdzanie stanów granicznych no

ś

no

ś

ci podło

ż

a (I stan graniczny)

3.3.1. Zastosowanie oblicze

ń

3.3.2. Rodzaje I stanu granicznego

3.3.3. Warunek obliczeniowy

3.3.4. Współczynnik korekcyjny

3.3.5. Obci

ąż

enie

3.3.6. Parametry geotechniczne

3.3.7. Obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a gruntowego

3.4. Sprawdzanie stanów granicznych u

ż

ytkowania budowli (II stan graniczny)

3.4.1. Zastosowanie oblicze

ń

3.4.2. Rodzaje II stanu granicznego

3.4.3. Warunek obliczeniowy

3.4.4. Obci

ąż

enia

3.4.5. Parametry geotechniczne

3.4.6. Przemieszczenia

3.4.7. Przemieszczenia dopuszczalne

3.5. Obliczanie osiadania

3.5.1. Napr

ęż

enia w gruncie

3.5.2. Ogólne zasady obliczania osiadania fundamentów

3.5.3. Obliczanie osiadania fundamentów

4. BADANIA GRUNTÓW

4.1. Zakres niezb

ę

dnych bada

ń

gruntów

4.2. Lokalizacja i gł

ę

boko

ść

wierce

ń

badawczych i sondowa

ń

4.3. Interpretacja wyników sondowa

ń

4.4. Interpretacja wyników próbnych obci

ąż

e

ń

ZAŁ

Ą

CZNIKI

Zał

ą

cznik 1. Sprawdzanie I stanu granicznego. Metody obliczania oporu granicznego podło

ż

a w powszechnie

spotykanych przypadkach

Zał

ą

cznik 2. Wyznaczanie napr

ęż

enia

σ

zq

w podło

ż

u gruntowym od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego

INFORMACJE DODATKOWE

1. WST

Ę

P

1.1. Przedmiot normy. Przedmiotem normy s

ą

zasady projektowania posadowienia bezpo

ś

redniego obiektów

budowlanych na podło

ż

u gruntowym i wykonywania zwi

ą

zanych z tym oblicze

ń

statycznych.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 2

1.2. Zakres stosowania normy. Norma dotyczy wszystkich rodzajów budownictwa, z wyj

ą

tkiem przypadków obj

ę

tych

innymi normami; nale

ż

y przy tym uwzgl

ę

dnia

ć

dodatkowe wymagania dotycz

ą

ce:

- terenów, na których wyst

ę

puj

ą

niekorzystne warunki: grunty wietrzelinowe, p

ę

czniej

ą

ce lub zapadowe, procesy

osuwiskowe lub erozyjne oraz terenów podlegaj

ą

cych wpływom eksploatacji górniczej,

- poszczególnych rodzajów budowli i ich konstrukcji,

- warunków eksploatacji obiektów, powoduj

ą

cych niekorzystne zjawiska i procesy: filtracj

ę

i dynamiczne działanie wód

w podło

ż

u, wysuszanie, nawilgocenie lub przemarzanie podło

ż

a, przenikanie w podło

ż

e substancji chemicznych.

Norma nie dotyczy projektowania skarp i zboczy.

1.3. Okre

ś

lenia

1.3.1. posadowienie bezpo

ś

rednie - posadowienie budowli na fundamentach przekazuj

ą

cych obci

ąż

enie na podło

ż

e

gruntowe wył

ą

cznie przez powierzchni

ę

podstawy.

1.3.2. podło

ż

e gruntowe - strefa, w której wła

ś

ciwo

ś

ci gruntów maj

ą

wpływ na projektowanie, wykonywanie i

eksploatacj

ę

budowli.

1.3.3. parametry geotechniczne - wielko

ś

ci okre

ś

laj

ą

ce cechy gruntów budowlanych.

1.3.4. warstwa geotechniczna - strefa w podło

ż

u gruntowym, dla której ustala si

ę

jednakowe warto

ś

ci parametrów

geotechnicznych.

1.3.5. warto

ś

ci charakterystyczne -

ś

rednie warto

ś

ci ustalone na podstawie bada

ń

lub podane w normach.

Symbole charakterystycznych obci

ąż

e

ń

uzupełnia si

ę

indeksem n umieszczonym u dołu, a symbole

charakterystycznych warto

ś

ci parametrów geotechnicznych - indeksem (n) u góry.

1.3.6. warto

ś

ci obliczeniowe - warto

ś

ci uwzgl

ę

dniaj

ą

ce mo

ż

liwe odchylenia od warto

ś

ci charakterystycznych; w

przypadku parametrów geotechnicznych uwzgl

ę

dniaj

ą

ce niejednorodno

ść

gruntów oraz niedokładno

ść

ich badania.

Symbole obliczeniowych warto

ś

ci obci

ąż

e

ń

uzupełnia si

ę

indeksem r umieszczonym u dołu, a symbole obliczeniowych

warto

ś

ci parametrów geotechnicznych - indeksem (r) u góry.

Warto

ść

obliczeniow

ą

obci

ąż

e

ń

ustala si

ę

przez przemno

ż

enie warto

ś

ci charakterystycznej przez współczynnik

obci

ąż

enia

γ

f

, a warto

ść

obliczeniow

ą

parametru geotechnicznego - przez przemno

ż

enie przez współczynnik

materiałowy

γ

m

.

1.3.7. stan graniczny - stan podło

ż

a gruntowego lub budowli posadowionej na tym podło

ż

u, po osi

ą

gni

ę

ciu którego

uwa

ż

a si

ę

,

ż

e budowla (lub jej element) zagra

ż

a bezpiecze

ń

stwu albo nie spełnia okre

ś

lonych wymaga

ń

u

ż

ytkowych.

1.3.8. stan graniczny napr

ęż

enia w podło

ż

u gruntowym - stan, w którym w ka

ż

dym punkcie danego obszaru wyst

ę

puj

ą

napr

ęż

enia styczne równe wytrzymało

ś

ci na

ś

cinanie.

1.3.9. powierzchnia po

ś

lizgu - powierzchnia, na której w ka

ż

dym jej punkcie wyst

ę

puj

ą

napr

ęż

enia styczne równe

wytrzymało

ś

ci gruntu na

ś

cinanie.

1.3.10. opór graniczny podło

ż

a gruntowego - opór jaki stawia działaj

ą

cemu obci

ąż

eniu grunt w stanie granicznym.

1.3.11. obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a gruntowego - warto

ść

oporu granicznego podło

ż

a ustalona dla

obliczeniowych warto

ś

ci parametrów geotechnicznych.

1.3.12. podło

ż

e jednorodne - podło

ż

e stanowi

ą

ce jedn

ą

warstw

ę

geotechniczn

ą

do gł

ę

boko

ś

ci równej co najmniej 2 B

(B - szeroko

ść

najwi

ę

kszego fundamentu budowli) poni

ż

ej poziomu posadowienia.

1.3.13. podło

ż

e warstwowane - podło

ż

e, w którym do gł

ę

boko

ś

ci równej 2 B poni

ż

ej poziomu posadowienia wyst

ę

puje

wi

ę

cej ni

ż

jedna warstwa geotechniczna.

1.3.14. Pozostałe okre

ś

lenia - wg PN-74/B-02480.

1.4. Podstawowe oznaczenia

1.4.1. Cechy gruntów

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 3

x

(n)

- warto

ść

charakterystyczna parametru geotechnicznego,

x

(r)

- warto

ść

obliczeniowa parametru geotechnicznego,

ρ

s

- g

ę

sto

ść

wła

ś

ciwa szkieletu gruntu t

.

m

-3

,

ρ

- g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntu, t

.

m

-3

,

ρ

sr

- g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntu przy całkowitym nasyceniu porów wod

ą

, t

.

m

-3

,

ρ

w

- g

ę

sto

ść

wody w porach gruntu, t

.

m

-3

,

c

u

- spójno

ść

gruntu, kPa,

c' - spójno

ść

efektywna gruntu, kPa,

Φ

u

- k

ą

t tarcia wewn

ę

trznego gruntu,

°

,

Φ

' - efektywny k

ą

t tarcia wewn

ę

trznego gruntu,

°

,

τ

- napr

ęż

enie styczne, kPa,

τ

f

- wytrzymało

ść

gruntu na

ś

cinanie, kPa,

σ

- napr

ęż

enie normalne, kPa,

u - ci

ś

nienie porowe, kPa,

ν

- współczynnik Poissona,

E

0

- moduł pierwotnego (ogólnego) odkształcenia gruntu, kPa,

E - moduł wtórnego (spr

ęż

ystego) odkształcenia gruntu, kPa,

M

0

- edometryczny moduł

ś

ci

ś

liwo

ś

ci pierwotnej (ogólnej), kPa,

M - edometryczny moduł

ś

ci

ś

liwo

ś

ci wtórnej (spr

ęż

ystej), kPa,

I

D

- stopie

ń

zag

ę

szczenia gruntu niespoistego,

I

L

- stopie

ń

plastyczno

ś

ci gruntu spoistego.

(Definicje cech gruntów podano w PN-74/8-02480).

1.4.2. Obci

ąż

enia, napr

ęż

enia, przemieszczenia

Q

r

- symbol obliczeniowej warto

ś

ci obci

ąż

enia przekazywanego przez fundament na podło

ż

e gruntowe, kN,

N

r

- obliczeniowa siła pionowa, kN,

T

r

- obliczeniowa siła pozioma, kN,

R

r

- obliczeniowa siła wypadkowa, kN,

q

n,

q

r

- charakterystyczne i obliczeniowe jednostkowe obci

ąż

enie podło

ż

a pod fundamentem, kPa,

p - próbne jednostkowe obci

ąż

enie podło

ż

a, kPa,

Q

f

- obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a, kN,

q

f

- jednostkowy obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a, kPa,

σ

z

ρ

- napr

ęż

enie pierwotne w podło

ż

u na gł

ę

boko

ś

ci z poni

ż

ej poziomu posadowienia fundamentu, kPa,

σ

o

ρ

- napr

ęż

enie pierwotne w poziomie posadowienia fundamentu, kPa,

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 4

σ

zq

- napr

ęż

enie w podło

ż

u od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego, kPa,

- odpr

ęż

enie podło

ż

a, kPa,

σ

zs

- napr

ęż

enie wtórne, kPa,

σ

zd

- napr

ęż

enie dodatkowe, kPa,

σ

zt

- napr

ęż

enie całkowite, kPa,

[S] - symbol przemieszczenia lub odkształcenia budowli,

s - osiadanie fundamentu, cm,

θ

- przechylenie budowli,

f

0

- strzałka wygi

ę

cia budowli, cm,

∆

s - ró

ż

nica osiada

ń

fundamentów, cm.

1.4.3. Cechy geometryczne

B - szeroko

ść

prostok

ą

tnej podstawy fundamentu (wymiar krótszego boku), m,

L - długo

ść

prostok

ą

tnej podstawy fundamentu (wymiar dłu

ż

szego boku), m,

R - promie

ń

kołowej podstawy fundamentu, m,

D - gł

ę

boko

ść

posadowienia mierzona od poziomu terenu, m,

D

min

- gł

ę

boko

ść

posadowienia mierzona od najni

ż

szego poziomu przyległego terenu (np. podłoga piwnicy, dno kanału

instalacyjnego), m,

e - mimo

ś

ród działania obci

ąż

enia, m,

δ

- k

ą

t pochylenia wypadkowej obci

ąż

enia,

°

,

z - zagł

ę

bienie mierzone od poziomu posadowienia, m,

h

i

- grubo

ść

warstwy i gruntu, m,

F - pole podstawy fundamentu, m

2

.

1.4.4. Współczynniki

γ

m

- współczynnik materiałowy dla gruntu,

γ

f

- współczynnik obci

ąż

enia,

m - współczynnik korekcyjny,

η

- współczynnik rozkładu napr

ęż

enia w podło

ż

u,

λ

- współczynnik uwzgl

ę

dniaj

ą

cy czas trwania robót budowlanych,

ω

- współczynnik kształtu sztywnej płyty próbnej,

N

c

, N

D

, N

B

- współczynniki no

ś

no

ś

ci,

i

c

, i

D

, i

B

- współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obci

ąż

enia.

1.4.5. Symbole dla gruntów niespoistych

ś

-

ż

wiry,

Po - pospółki,

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 5

Pr - piaski grube,

Ps - piaski

ś

rednie,

Pd - piaski drobne,

P

π

- piaski pylaste.

1.4.6. Symbole dla gruntów spoistych

A - grunty spoiste morenowe skonsolidowane,

B - inne grunty spoiste skonsolidowane oraz grunty spoiste morenowe nieskonsolidowane,

C - inne grunty spoiste nieskonsolidowane,

D - iły, niezale

ż

nie od pochodzenia geologicznego.

1.4.7. Inne oznaczenia

PPW - piezometryczny poziom wody gruntowej,

SL, SC, SPT - oznaczenie sondy wbijanej, odpowiednio: lekkiej, ci

ęż

kiej i cylindrycznej,

h

z

- gł

ę

boko

ść

przemarzania gruntu,

g - przy

ś

pieszenie ziemskie, m

.

s

-2

,

i - spadek hydrauliczny,

j - ci

ś

nienie spływowe (j =

ρ

w

.

g

.

i), kN

.

m

-3

.

2. ZASADY PROJEKTOWANIA POSADOWIENIA BEZPO

Ś

REDNIEGO

2.1. Dane do projektowania powinny zawiera

ć

aktualne informacje techniczne o projektowanej budowli oraz

nast

ę

puj

ą

ce dane o gruntach:

a) przekroje geotechniczne i ewentualnie mapy (geotechniczne, geologiczne), sporz

ą

dzone na podstawie wierce

ń

i

wykopów badawczych, sondowa

ń

i ewentualnie bada

ń

metodami geofizycznymi; przekroje i mapy powinny

przedstawia

ć

przestrzenny układ warstw gruntów (p. 1.3.4) ró

ż

ni

ą

cych si

ę

genez

ą

, rodzajem i stanem gruntów oraz

warstwy wodono

ś

ne z ich poziomami piezometrycznymi wód gruntowych (PPW),

b) wyniki bada

ń

gruntów i wód gruntowych, przeprowadzonych wg odpowiednich norm oraz zgodnie z wymaganiami

dotycz

ą

cymi danego rodzaju budownictwa i danego terenu wg 1.2, a tak

ż

e z wymaganiami wg rozdz. 4,

c) dane o niekorzystnych warunkach wg 1.2,

d) ocen

ę

okresowych zmian stanu gruntów i wód gruntowych.

2.2. Gł

ę

boko

ść

posadowienia fundamentów

2.2.1. Zasady ogólne. Przy ustalaniu gł

ę

boko

ś

ci posadowienia nale

ż

y uwzgl

ę

dnia

ć

nast

ę

puj

ą

ce czynniki:

a) gł

ę

boko

ść

wyst

ę

powania poszczególnych warstw geotechnicznych,

b) wody gruntowe i przewidywane zmiany ich stanów,

c) wyst

ę

powanie gruntów p

ę

czniej

ą

cych, zapadowych, wysadzinowych,

d) projektowan

ą

niwelet

ę

powierzchni terenu w s

ą

siedztwie fundamentów, poziom posadzek pomieszcze

ń

podziemnych, poziom rozmycia dna rzeki,

e) gł

ę

boko

ść

posadowienia s

ą

siednich budowli,

f) umown

ą

gł

ę

boko

ść

przemarzania gruntów.

2.2.2. Zalecenia szczegółowe. Gł

ę

boko

ść

posadowienia powinna spełnia

ć

nast

ę

puj

ą

ce warunki:

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 6

a) zagł

ę

bienie podstawy fundamentu w stosunku do powierzchni przyległego terenu nie powinno by

ć

mniejsze ni

ż

0,5

m; projektowanie zagł

ę

bienia mniejszego ni

ż

0,5 m wymaga uzasadnienia,

b) w gruntach wysadzinowych gł

ę

boko

ść

posadowienia nie powinna by

ć

mniejsza od umownej gł

ę

boko

ś

ci

przemarzania h

z

, któr

ą

nale

ż

y przyjmowa

ć

zgodnie z rys. 1, dla danej cz

ęś

ci kraju; gł

ę

boko

ść

przemarzania nale

ż

y

mierzy

ć

od poziomu projektowanego terenu lub posadzki piwnic w nieogrzewanych budynkach; Do gruntów

wysadzinowych zalicza si

ę

wszystkie grunty zawieraj

ę

ce wi

ę

cej ni

ż

10% cz

ą

stek o

ś

rednicy zast

ę

pczej mniejszej ni

ż

0,02 mm oraz wszystkie grunty organiczne,

Rys. 1

c) przy posadowieniu poni

ż

ej poziomu piezometrycznego wód gruntowych składowa pionowa (skierowana do góry)

ci

ś

nienia spływowego j nie powinna przekracza

ć

0,5(

ρ

sr

-

ρ

w

)g; wymaganie to obowi

ą

zuje równie

ż

w okresie

wykonywania robót fundamentowych,

d) przy wyst

ę

powaniu w podło

ż

u gruntów p

ę

czniej

ą

cych lub warunków sprzyjaj

ą

cych wysychaniu, nawilgacaniu lub

zamarzaniu gruntów spoistych, nale

ż

y stosowa

ć

odpowiednie

ś

rodki zabezpieczaj

ą

ce.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 7

2.3. Wymiary podstawy fundamentu nale

ż

y ustala

ć

z zachowaniem nast

ę

puj

ą

cych warunków:

a) rozkład obliczeniowego obci

ąż

enia jednostkowego w podstawie fundamentu nale

ż

y przyjmowa

ć

liniowy wg rys. 2; nie

wolno uwzgl

ę

dnia

ć

sił rozci

ą

gaj

ą

cych mi

ę

dzy podło

ż

em i podstaw

ą

fundamentu zgodnie z rys. 2b),

b) wypadkowa sił od obliczeniowego obci

ąż

enia stałego i zmiennego długotrwałego nie powinna wychodzi

ć

poza rdze

ń

podstawy fundamentu,

c) przy uwzgl

ę

dnieniu wszystkich obci

ąż

e

ń

obliczeniowych dopuszcza si

ę

powstanie szczeliny mi

ę

dzy podło

ż

em i

podstaw

ą

fundamentu, wg rys. 2b), której zasi

ę

g C nie mo

ż

e by

ć

wi

ę

kszy ni

ż

do połowy odległo

ś

ci C' mi

ę

dzy prost

ą

,

przechodz

ą

c

ą

równolegle do osi oboj

ę

tnej przez

ś

rodek ci

ęż

ko

ś

ci całej podstawy, a skrajnym punktem podstawy

przeciwległym do punktu, w którym wyst

ę

puje q

max

, zgodnie z rys. 2b) i 2c); dla fundamentów o podstawie prostok

ą

tnej,

przy

,

Rys. 2

d) przy wspólnych fundamentach płytowych lub pier

ś

cieniowych budowli wysokich (gdy wypadkowa zaczepiona jest na

wysoko

ś

ci wi

ę

kszej ni

ż

3B) oraz fundamentach słupów hal obci

ąż

onych suwnicami, wypadkowa sił od obliczeniowych

obci

ąż

e

ń

stałych oraz zmiennych długo- i krótkotrwałych nie mo

ż

e wychodzi

ć

poza rdze

ń

podstawy fundamentu,

e) obliczeniowe obci

ąż

enie jednostkowe podło

ż

a w podstawie fundamentu powinno spełnia

ć

warunki wynikaj

ą

ce z

oblicze

ń

przeprowadzonych zgodnie z rozdz. 3.

2.4. Ochrona podło

ż

a gruntowego i pomieszcze

ń

podziemnych. Przy projektowaniu posadowie

ń

bezpo

ś

rednich nale

ż

y

przewidzie

ć

ś

rodki zabezpieczaj

ą

ce przed:

a) rozmoczeniem, wysuszeniem lub przemarzni

ę

ciem podło

ż

a fundamentów w czasie wykonywania robót budowlanych,

b) zalaniem wykopu fundamentowego przez wody gruntowe, powierzchniowe lub opadowe,

c) przenikaniem do pomieszcze

ń

podziemnych wód gruntowych oraz wód opadowych, spływaj

ą

cych powierzchniowo

lub infiltruj

ą

cych w podło

ż

e gruntowe,

d) korozyjnym działaniem wód gruntowych, opadowych i technologicznych na materiały i konstrukcje podziemnej cz

ęś

ci

budowli i na urz

ą

dzenia podziemne, a tak

ż

e wód technologicznych na grunty podło

ż

a.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 8

3. OBLICZENIA STATYCZNE

3.1. Metoda oblicze

ń

. Posadowienie budowli nale

ż

y sprawdza

ć

ze wzgl

ę

du na mo

ż

liwo

ść

wyst

ą

pienia dwóch grup

stanów granicznych podło

ż

a gruntowego fundamentów:

- grupy stanów granicznych no

ś

no

ś

ci podło

ż

a gruntowego (I stan graniczny),

- grupy stanów granicznych u

ż

ytkowania budowli (II stan graniczny).

W obliczeniach nale

ż

y uwzgl

ę

dni

ć

warunki wyst

ę

puj

ą

ce w stadium realizacji oraz w stadium eksploatacji budowli.

3.2. Schemat obliczeniowy podło

ż

a i parametry geotechniczne. Na podstawie wyników bada

ń

i charakterystyki

geologicznej gruntów nale

ż

y podzieli

ć

podło

ż

e na warstwy geotechniczne. Dla ka

ż

dej warstwy nale

ż

y ustali

ć

niezb

ę

dne

do oblicze

ń

statycznych warto

ś

ci parametrów geotechnicznych. Zaleca si

ę

przyjmowa

ć

wydzielenia geologiczne jako

podstaw

ę

podziału na warstwy geotechniczne.

Stosuje si

ę

nast

ę

puj

ą

ce metody ustalania parametrów geotechnicznych.

Metoda A polega na bezpo

ś

rednim oznaczaniu warto

ś

ci parametru za pomoc

ą

polowych lub laboratoryjnych bada

ń

gruntów, wykonywanych zgodnie z PN-74/B-04452 i PN-75/B-04481 oraz innymi wymaganiami wg 1.2.

Metoda B polega na oznaczaniu warto

ś

ci parametru na podstawie ustalonych zale

ż

no

ś

ci korelacyjnych mi

ę

dzy

parametrami fizycznymi lub wytrzymało

ś

ciowymi a innym parametrem (np. I

L

lub I

D

) wyznaczanym metod

ą

A.

Metoda C polega na przyj

ę

ciu warto

ś

ci parametrów okre

ś

lonych na podstawie praktycznych do

ś

wiadcze

ń

budownictwa

na innych podobnych terenach, uzyskanych dla budowli o podobnej konstrukcji i zbli

ż

onych obci

ąż

eniach.

Warto

ść

charakterystyczn

ą

parametru geotechnicznego wyznaczanego metod

ą

A nale

ż

y oblicza

ć

wg wzoru

(1)

w którym:

x

i

- wyniki oznaczenia danej cechy,

N - liczba oznacze

ń

,

Liczba oznacze

ń

ka

ż

dej cechy gruntu, w ka

ż

dej warstwie geotechnicznej, powinna wynosi

ć

co najmniej 5.

Metod

ą

B wyznacza si

ę

warto

ś

ci charakterystyczne parametrów, w zale

ż

no

ś

ci od charakterystycznej warto

ś

ci

parametru wyznaczonego metod

ą

A.

Warto

ść

obliczeniow

ą

parametru geotechnicznego nale

ż

y wyznacza

ć

wg wzoru

(2)

w którym

γ

m

- współczynnik materiałowy.

Współczynnik

γ

m

dla parametru oznaczanego metod

ą

A, nale

ż

y oblicza

ć

według wzoru

(3)

przyjmuj

ą

c bardziej niekorzystn

ą

z obliczonych warto

ś

ci, przy czym nie nale

ż

y przyjmowa

ć

warto

ś

ci

γ

m

bli

ż

szych

jedno

ś

ci ni

ż

γ

m

= 0,9 i

γ

m

= 1,1.

Je

ż

eli współczynnik materiałowy wg (3) jest dalszy od jedno

ś

ci ni

ż

γ

m

= 0,80 lub

γ

m

= 1,25, to nale

ż

y przeanalizowa

ć

przestrzenn

ą

zmienno

ść

wyników bada

ń

w celu sprawdzenia mo

ż

liwo

ś

ci wydzielenia dodatkowych warstw

geotechnicznych.

Współczynnik

γ

m

dla parametru oznaczanego metod

ą

B lub C wynosi

γ

m

=0,9 lub

γ

= 1,1 przy czym nale

ż

y przyjmowa

ć

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 9

warto

ść

bardziej niekorzystn

ą

.

3.3. Sprawdzanie stanów granicznych no

ś

no

ś

ci podło

ż

a (I stan graniczny)

3.3.1. Zastosowanie oblicze

ń

. Sprawdzenie I stanu granicznego nale

ż

y wykonywa

ć

dla wszystkich przypadków

posadowienia.

3.3.2. Rodzaje I stanu granicznego s

ą

nast

ę

puj

ą

ce:

a) wypieranie podło

ż

a przez pojedynczy fundament lub przez cał

ą

budowl

ę

,

b) usuwisko albo zsuw fundamentów lub podło

ż

a wraz z budowl

ą

,

c) przesuni

ę

cie w poziomie posadowienia fundamentu lub w gł

ę

bszych warstwach podło

ż

a.

3.3.3. Warunek obliczeniowy. Przy sprawdzaniu I stanu granicznego warto

ść

obliczeniowa działaj

ą

cego obci

ąż

enia Q

r

(kN) wg 1.3.6 powinna spełnia

ć

warunek

(4)

w którym:

Q

f

- obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a gruntowego przeciwdziałaj

ą

cy obci

ąż

eniu Q

r

, kN,

m - współczynnik korekcyjny wg 3.3.4.

*

3.3.4. Współczynnik korekcyjny m nale

ż

y przyjmowa

ć

, w zale

ż

no

ś

ci od metody obliczania Q

f

, równy:

0,9 - gdy stosuje si

ę

rozwi

ą

zanie teorii granicznych stanów napr

ęż

e

ń

, w tym równie

ż

wzory podane w Zał

ą

czniku 1,

0,8 - gdy przyjmuje si

ę

kołowe linie po

ś

lizgu w gruncie,

0,7 - gdy stosuje si

ę

inne bardziej uproszczone metody oblicze

ń

,

0,8 - przy obliczaniu oporu na przesuni

ę

cie w poziomie posadowienia lub w podło

ż

u gruntowym.

Przy stosowaniu metody B lub C oznaczania parametrów geotechnicznych, warto

ść

współczynnika m nale

ż

y

zmniejszy

ć

mno

żą

c przez 0,9.

3.3.5. Obci

ąż

enie. W obliczeniach Q

r

(kN) nale

ż

y uwzgl

ę

dnia

ć

najniekorzystniejsze zestawienia oddziaływa

ń

budowli

od obliczeniowego obci

ąż

enia stałego i zmiennego oraz obliczeniowe warto

ś

ci ci

ęż

aru własnego i parcia gruntu,

wyporu i ci

ś

nienia spływowego wód gruntowych, obci

ąż

enia od s

ą

siednich fundamentów i budowli oraz odci

ąż

enia

spowodowanego wykopami w s

ą

siedztwie fundamentu. Działanie wód gruntowych uwzgl

ę

dnia si

ę

przy

najniekorzystniejszym poziomie piezometrycznym.

3.3.6. Parametry geotechniczne nale

ż

y ustala

ć

metod

ą

A w przypadku, gdy:

a) brak jest ustalonych zale

ż

no

ś

ci korelacyjnych mi

ę

dzy parametrami, np. dla gruntów spoistych w stanie

mi

ę

kkoplastycznym przy I

L

>

0,75 i niespoistych w stanie lu

ź

nym przy I

D

<

0,20, dla gruntów organicznych, oraz przy

ustalaniu efektywnych parametrów

φ

' i c',

b) w najniekorzystniejszym układzie obci

ąż

e

ń

ich składowa pozioma jest wi

ę

ksza ni

ż

10 % składowej pionowej,

c) budowla jest usytuowana na zboczu lub w jego pobli

ż

u,

d) obok budowli projektuje si

ę

wykopy lub dodatkowe obci

ąż

enie.

W pozostałych przypadkach dopuszcza si

ę

stosowanie metody B lub C.

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

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 10

Nazwa gruntów

Stan

wilgotno

ś

ci

ρ

s

t

.

m

-3

w

n

,

%

Stan gruntu

ρ

t

.

m

-3

zag

ę

szczony

ś

rednio

zag

ę

szczony

lu

ź

ny

I

D

= 1,0

÷

0,68

I

D

= 0,67

÷

0,24

I

D

= 0,33

÷

0,0

Rodzime
mineralne

ż

wiry i pospółki

mało wilgotne

2,65

w

n

3

4

5

ρ

1,85

1,75

1,70

wilgotne

w

n

10

12

15

ρ

2,00

1,90

1,85

mokre

w

n

14

18

23

ρ

2,10

2,05

2,00

piaski grube

ś

rednie

mało wilgotne

2,65

w

n

4

5

6

ρ

1,80

1,70

1,65

wilgotne

w

n

12

14

16

ρ

1,90

1,85

1,80

mokre

w

n

18

22

25

ρ

2,05

2,00

1,95

piaski drobne i
pylaste

mało wilgotne

2,65

w

n

5

6

7

ρ

1,70

1,65

1,60

wilgotne

w

n

14

16

19

ρ

1,85

1,75

1,70

mokre

w

n

22

24

28

ρ

2,00

1,90

1,85

Rodzime
organiczne

piaski próchnicze

mało wilgotne

2,64

w

n

5

6

7

ρ

1,60

1,55

1,50

wilgotne

w

n

16

18

21

ρ

1,75

1,70

1,65

mokre

w

n

24

28

30

ρ

1,90

1,85

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

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 11

Nazwy gruntów

ρ

s

t

.

m

-3

w

n

,

%

Stan gruntu

ρ

t

.

m

-3

półzwarty

twardoplastyczny

plastyczny

mi

ę

kkoplastyczny

I

L

< 0

I

L

= 0,0

÷

0,25

I

L

= 0,25

÷

0,50

I

L

= 0,50

÷

1,00

Rodzime
mineralne

mało
spoiste

ż

wiry,

pospółki
gliniaste

2,65

w

n

6

9

15

18

ρ

2,25

2,20

2,10

2,05

piaski
gliniaste

2,65

w

n

10

13

16

19

ρ

2,20

2,15

2,10

2,05

pyły
piaszczyste

2,66

w

n

14

18

20

22

ρ

2,15

2,10

2,05

2,00

pyły

2,67

w

n

18

22

24

26

ρ

2,10

2,05

2,00

1,95

ś

rednio

spoiste

gliny
piaszczyste

2,67

w

n

9

12

17

24

ρ

2,25

2,20

2,10

2,00

gliny

2,67

w

n

13

16

21

27

ρ

2,20

2,15

2,05

1,95

gliny pylaste

2,68

w

n

17

20

25

32

ρ

2,15

2,10

2,00

1,90

zwi

ę

zło

spoiste

gliny
piaszczyste
zwi

ę

złe

2,68

w

n

11

14

20

30

ρ

2,25

2,15

2,05

1,95

gliny zwi

ę

złe

2,69

w

n

15

18

24

35

ρ

2,20

2,10

2,00

1,90

gliny pylaste
zwi

ę

złe

2,71

w

n

18

22

28

42

ρ

2,15

2,00

1,90

1,80

bardzo
spoiste

iły
piaszczyste

2,70

w

n

14

18

25

40

ρ

2,20

2,10

1,95

1,80

iły

2,72

w

n

19

27

34

50

ρ

2,15

2,00

1,85

1,75

iły pylaste

2,75

w

n

25

33

42

50

ρ

2,05

1,90

1,80

1,70

Przy stosowaniu metody B mo

ż

na posługiwa

ć

si

ę

zale

ż

no

ś

ciami korelacyjnymi przedstawionymi w tabl. 1 i 2 oraz na

rys. 3, 4 i 5, przy czym znaczenie symboli A, B, C i D podano w 1.4.6.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 12

Stosuje si

ę

obliczeniowe warto

ś

ci parametrów geotechnicznych, wyznaczane zgodnie z 3.2.

Rys. 3

Rys. 4

Rys. 5

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 13

3.3.7. Obliczeniowy opór graniczny podło

ż

a gruntowego Q

f

wyznacza si

ę

przy zało

ż

eniach:

a) najniekorzystniejszego poło

ż

enia potencjalnej powierzchni po

ś

lizgu w gruncie,

b) granicznego stanu napr

ęż

e

ń

(na całej powierzchni po

ś

lizgu) okre

ś

lonego wg wzoru

(5)

w którym:

(6)

zgodnie z PN-74/B-02480 zał

ą

cznik p. 52, 55, 76 i 77.

Gdy obci

ąż

enie zmienne budowli wynosi wi

ę

cej ni

ż

70% obci

ąż

enia stałego, a przy tym w podło

ż

u zalegaj

ą

grunty

spoiste nieskonsolidowane lub iły i stan tych gruntów jest gorszy ni

ż

:

- plastyczny - dla gruntów mineralnych (I

L

> 0,5)

- twardoplastyczny - dla gruntów organicznych (I

L

> 0,25) wtedy obliczeniow

ą

wytrzymało

ść

gruntu na

ś

cinanie do

wzoru (5) nale

ż

y wyznaczy

ć

wg wzoru

(7)

zgodnie z PN-74/B-02480 zał

ą

cznik p. 52, 53, 78 i 79, przy czym efektywne parametry geotechniczne

φ

'

(r)

i c'

(r)

nale

ż

y

ustala

ć

metod

ą

A wg 3. 2. Warto

ść

ci

ś

nienia porowego u na powierzchni po

ś

lizgu w gruncie nale

ż

y wyznaczy

ć

metodami opartymi na teorii konsolidacji, z uwzgl

ę

dnieniem pr

ę

dko

ś

ci wzrastania obci

ąż

e

ń

.

Zaleca si

ę

stosowa

ć

metody wyznaczania obliczeniowego oporu granicznego podło

ż

a gruntowego Q

f

wg Zał

ą

cznika 1

dla przypadków przedstawionych w tym zał

ą

czniku.

3.4. Sprawdzanie stanów granicznych u

ż

ytkowania budowli (II stan graniczny)

3.4.1. Zastosowanie oblicze

ń

. Sprawdzenie II stanu granicznego nale

ż

y wykonywa

ć

dla wszystkich obiektów, które nie

s

ą

posadowione na skałach litych. Oblicze

ń

tych mo

ż

na nie przeprowadza

ć

w przypadku, gdy:

a) budowle s

ą

nast

ę

puj

ą

ce:

- 1-kondygnacyjne hale przemysłowe z suwnicami o ud

ź

wigu do 500 kN, o konstrukcji niewra

ż

liwej na nierównomierne

osiadanie,

- budynki przemysłowe i magazynowe o wysoko

ś

ci do 3 kondygnacji,

- budynki mieszkalne i powszechnego u

ż

ytku o wysoko

ś

ci do 11 kondygnacji wł

ą

cznie i o siatce słupów nie

przekraczaj

ą

cej 6,0×6,0 m lub o rozstawie

ś

cian no

ś

nych nie wi

ę

kszym ni

ż

6,0 m, pod warunkiem,

ż

e:

- obci

ąż

enie poszczególnych cz

ęś

ci budowli nie jest zró

ż

nicowane,

- nie przewiduje si

ę

dodatkowego obci

ąż

enia podło

ż

a obok rozpatrywanej budowli (np. składowiskami),

- nie stawia si

ę

specjalnych wymaga

ń

(np. eksploatacyjnych), ograniczaj

ą

cych warto

ść

dopuszczalnych przemieszcze

ń

,

b) oraz gdy równocze

ś

nie w podło

ż

u, do gł

ę

boko

ś

ci równej 3-krotnej szeroko

ś

ci najwi

ę

kszego fundamentu, wyst

ę

puj

ą

wył

ą

cznie:

- grunty niespoiste, z wyj

ą

tkiem piasków pylastych w stanie lu

ź

nym,

- grunty spoiste w stanie nie gorszym ni

ż

twardoplastyczny.

W przypadku gdy budowla jest obliczana jako konstrukcja ci

ą

gła statycznie na podło

ż

u odkształcalnym, mo

ż

na nie

sprawdza

ć

jej wygi

ę

cia lub ugi

ę

cia.

3.4.2. Rodzaje II stanu granicznego s

ą

nast

ę

puj

ą

ce:

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 14

a)

ś

rednie osiadanie fundamentów budowli,

b) przechylenie budowli jako cało

ś

ci lub jej cz

ęś

ci wydzielonej dylatacjami,

c) odkształcenie konstrukcji: wygi

ę

cie (ugi

ę

cie) budowli jako cało

ś

ci lub jej cz

ęś

ci mi

ę

dzy dylatacjami, lub ró

ż

nica

osiada

ń

fundamentów.

3.4.3. Warunek obliczeniowy. Przy sprawdzaniu II stanu granicznego musi by

ć

spełniony warunek

(8)

w którym:

[S] - symbol umownej warto

ś

ci przemieszczenia lub odkształcenia miarodajnego dla oceny stanu u

ż

ytkowego danej

budowli:

ś

redniego osiadania fundamentów budowli s

ś

r

, przechylenia budowli

θ

strzałki wygi

ę

cia budowli f

0

lub

wzgl

ę

dnej ró

ż

nicy osiadania fundamentów budowli

∆

s:l wyznaczanych zgodnie z 3.4.6,

[S]

dop

- symbol odpowiedniej warto

ś

ci dopuszczalnej ustalonej wg 3.4.7.

3.4.4. Obci

ąż

enia. W obliczeniach [S] nale

ż

y uwzgl

ę

dnia

ć

ci

ęż

ar własny gruntów podło

ż

a, wypór i ci

ś

nienie spływowe

wód gruntowych, zewn

ę

trzne obci

ąż

enie podło

ż

a rozpatrywanym fundamentem, s

ą

siednimi fundamentami, budowlami i

innymi obci

ąż

eniami (np. składowiskami, nasypami), oraz odci

ąż

enie spowodowane wykonaniem wykopów. Działanie

wód gruntowych uwzgl

ę

dnia si

ę

przy

ś

rednim poziomie piezometrycznym. Uwzgl

ę

dnia si

ę

charakterystyczne warto

ś

ci

obci

ąż

e

ń

stałych i zmiennych długotrwałych, przy czym w celu uproszczenia oblicze

ń

mo

ż

na wyznacza

ć

obci

ąż

enia

charakterystyczne na podstawie obci

ąż

e

ń

obliczeniowych, dziel

ą

c je przez uogólniony współczynnik obci

ąż

enia

γ

f

= 1,2.

3.4.5. Parametry geotechniczne nale

ż

y wyznacza

ć

metod

ą

A w przypadkach wymienionych w 3.3.7 (w których

wymagane jest ustalenie metod

ą

A warto

ś

ci efektywnych parametrów

φ

' i c'), a tak

ż

e wówczas, gdy brak jest ustalonych

zale

ż

no

ś

ci korelacyjnych. W pozostałych przypadkach mo

ż

na stosowa

ć

metod

ę

B lub C.

Przy ustalaniu parametrów metod

ą

B mo

ż

na posługiwa

ć

si

ę

tabl. 1, 2 i 3 oraz rys. 6 i 7, przy czym znaczenie symboli A,

B, C, D podano w 1.4.6.

Tablica 3. Warto

ś

ci parametrów zale

ż

nych od rodzaju gruntu

Typ gruntu

Grunty niespoiste

Grunty spoiste

ś

, Po

Pr, Ps

Pd, P

π

A

B

C

D

ν

0,20

0,25

0,30

0,25

0,29

0,32

0,37

δ

0,90

0,83

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

- współczynnik Poissona

- wska

ź

nik skonsolidowania gruntu

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 15

Rys. 6

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 16

Rys. 7

Stosuje si

ę

charakterystyczne warto

ś

ci parametrów geotechnicznych.

3.4.6. Przemieszczenia lub odkształcenia [S] nale

ż

y wyznacza

ć

na podstawie osiada

ń

fundamentów lub ich

wydzielonych cz

ęś

ci, obliczonych wg 3.5, przy zało

ż

eniu,

ż

e podło

ż

e stanowi półprzestrze

ń

liniowo-odkształcaln

ą

, a

budowla nie ma sztywno

ś

ci własnej.

Ze wzgl

ę

du na przyj

ę

te zało

ż

enia obliczane osiadania i przemieszczenia s

ą

wielko

ś

ciami umownymi.

Wyznaczaj

ą

c przemieszczenia lub odkształcenia [S] mo

ż

na przyj

ąć

,

ż

e do chwili zako

ń

czenia procesu wznoszenia

budowli zachodzi:

- dla warstw gruntów niespoistych oraz spoistych w stanie półzwartym (I

L

≤

0,00) - 100%,

- dla warstw gruntów spoistych w stanie gorszym ni

ż

półzwartym (I

L

> 0,00) - 50%,

- dla warstw gruntów organicznych - 25% osiadania całkowitego.

Osiadanie

ś

rednie budowli s

ś

r

wyznacza si

ę

wg wzoru

(9)

w którym:

s

j

- osiadania poszczególnych fundamentów,

F

j

- pola podstaw poszczególnych fundamentów.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 17

Przechylenie budowli

θ

wyznacza si

ę

wyrównuj

ą

c (aproksymuj

ą

c) metod

ę

najmniejszych kwadratów osiadania s

j

poszczególnych fundamentów (lub wydzielonych cz

ęś

ci wspólnego fundamentu budowli) za pomoc

ą

płaszczyzny

okre

ś

lonej równaniem

(10)

w którym:

a, b, c - niewiadome współczynniki równania,

x, y - bie

żą

ce współrz

ę

dne poziome.

Parametry a, b, c wyznacza si

ę

z układu równa

ń

(11)

(12)

(13)

w których:

x

j

, y

j

- poziome współrz

ę

dne poszczególnych fundamentów (rys 8),

s

j

- osiadanie poszczególnych fundamentów,

n - liczba fundamentów.

Rys. 8

Przechylenie (

Θ

) wyznacza si

ę

wg wzoru

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 18

(14)

Strzałk

ę

ugi

ę

cia budowli f

0

wyznacza si

ę

uwzgl

ę

dniaj

ą

c trzy najniekorzystniej osiadaj

ą

ce fundamenty, le

żą

ce w planie

na linii prostej, wg wzoru

(15)

w którym wszystkie wielko

ś

ci s

ą

przedstawione na rys. 9.

Rys. 9

3.4.7. Przemieszczenia dopuszczalne [S]

dop

ustala si

ę

dla danej budowli na podstawie analizy stanów granicznych jej

konstrukcji, wymaga

ń

u

ż

ytkowych i eksploatacji urz

ą

dze

ń

, a tak

ż

e działania poł

ą

cze

ń

instalacyjnych.

W przypadku braku innych danych lub ogranicze

ń

nale

ż

y stosowa

ć

warto

ś

ci dopuszczalnych odkształce

ń

wg tabl. 4.

Tablica 4. Dopuszczalne warto

ś

ci umownych przemieszcze

ń

i odkształce

ń

zachodz

ą

cych w fazie eksploatacji budowli

L.p.

Rodzaj budowli

s

ś

r

, cm

Θ

f

0

, cm

∆

s

1

) : l

1

2

3

4

5

6

1

Hale przemysłowe

5

-

-

0,003

2

Budynki do 11
kondygnacji
nadziemnych

7

0,003

1,0

-

3

Budynki powy

ż

ej 1

kondygnacji

8

0,002

1,0

-

4

Budynki smukłe o
wysoko

ś

ci powy

ż

ej

100 m

15

0,001

-

-

1)

∆

s oznacza ró

ż

nic

ę

osiada

ń

fundamentów, których odległo

ść

wynosi l.

3.5. Obliczanie osiadania

3.5.1. Napr

ęż

enia w gruncie

3.5.1.1. Napr

ęż

enia pierwotne

σ

z

ρ

spowodowane pionowym naciskiem jednostkowym gruntów zalegaj

ą

cych w podło

ż

u

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 19

ponad poziomem z nale

ż

y wyznaczy

ć

wg wzoru

(16)

w którym:

σ

z

ρ

- napr

ęż

enie pierwotne, kPa,

ρ

sri

- g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntu przy całkowitym nasyceniu porów wod

ą

w warstwie i, t

.

m

-3

.

g - przyspieszenie ziemskie (mo

ż

na przyjmowa

ć

g = 10 m

.

s

-2

)

ρ

w

- g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa wody, t

.

m

-3

,

i

i

- spadek hydrauliczny w warstwie i,

β

- k

ą

t odchylenia kierunku przepływu wody od pionu,

h

i

- grubo

ść

warstwy i gruntu, m.

Gdy nie działa ci

ś

nienie spływowe, wówczas i = 0, a gdy nie działa równie

ż

wypór wody, wtedy

ρ

w

= 0.

Sumowanie przeprowadza si

ę

pocz

ą

wszy od projektowanego poziomu terenu (przy projektowaniu robót niwelacyjnych -

od poziomu obni

ż

onego).

3.5.1.2. Napr

ęż

enia od obci

ąż

enia zewn

ę

trznego podło

ż

a

σ

zq

, wyznacza si

ę

uwzgl

ę

dniaj

ą

c napr

ęż

enie spowodowane

zarówno obci

ąż

eniem rozpatrywanego fundamentu (lub wydzielonej cz

ęś

ci fundamentu), jak i obci

ąż

eniem s

ą

siednich

fundamentów i budowli oraz innymi obci

ąż

eniami znajduj

ą

cymi si

ę

w pobli

ż

u (np. składowiska, nasypu itp.).

Przy wyznaczaniu

σ

zq

przyjmuje si

ę

,

ż

e nadfundamentowa konstrukcja budowli jest doskonale wiotka.

Stopy fundamentowe pod pojedynczymi słupami oraz ławy pod

ś

cianami konstrukcyjnymi traktuje si

ę

jako doskonale

sztywne.

Napr

ęż

enie

σ

zq

> nale

ż

y wyznacza

ć

zgodnie z zasadami podanymi w Zał

ą

czniku 2.

3.5.1.3. Odpr

ęż

enie podło

ż

a

, spowodowane wykonaniem wykopów, wyznacza si

ę

jako napr

ęż

enie od ujemnego

obci

ąż

enia zewn

ę

trznego, równego co do warto

ś

ci ci

ęż

arowi usuni

ę

tego gruntu, stosuj

ą

c zasady podane dla obliczenia

σ

zq

w 3.5.1.2 i w zał

ą

czniku 2.

3.5.1.4. Napr

ęż

enie wtórne

σ

zs

i dodatkowe

σ

zd

wyznacza si

ę

wg wzorów

(17)

(18)

3.5.2. Ogólne zasady obliczania osiadania fundamentów

a) Podło

ż

e gruntowe traktuje si

ę

jako jednorodn

ą

półprzestrze

ń

liniowo-odkształcaln

ą

, tzn. stosuje si

ę

metody

obliczeniowe teorii spr

ęż

ysto

ś

ci, lecz przy ró

ż

nych warto

ś

ciach geotechnicznych parametrów odkształcalno

ś

ci gruntów:

γ

oraz M

0

lub E

0

dla obci

ąż

e

ń

pierwotnych i M lub E dla odci

ąż

e

ń

i obci

ąż

e

ń

wtórnych.

b) Przyjmuj

ą

c schemat obliczeniowy podło

ż

a w postaci wydzielonych warstw geotechnicznych wg 3.2 całkowite

osiadanie fundamentu s oblicza si

ę

jako sum

ę

osiada

ń

s

i

poszczególnych warstw, przy czym osiadania s

i

poszczególnych warstw wyznacza si

ę

jak w półprzestrzeni jednorodnej, z parametrami odkształcalno

ś

ci

rozpatrywanych warstw.

c) Nale

ż

y uwzgl

ę

dnia

ć

podstawowe stany odkształcenia podło

ż

a pod fundamentem:

- stan pierwotny, przed rozpocz

ę

ciem robót budowlanych, kiedy w podło

ż

u wyst

ę

puj

ą

napr

ęż

enia

σ

z

ρ

wg rys. 10a),

- stan odpr

ęż

enia podło

ż

a, po wykonaniu wykopów fundamentowych, kiedy w podło

ż

u wyst

ę

puj

ą

najmniejsze

napr

ęż

enia wg rys. 10b),

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 20

- stan po zako

ń

czeniu budowy, kiedy w podło

ż

u wyst

ę

puj

ą

napr

ęż

enia całkowite

σ

zt

wg rys. 10c)

d) Osiadanie s

i

warstwy nale

ż

y wyznacza

ć

jako sum

ę

osiadania wtórnego s

i

" w zakresie napr

ęż

enia wtórnego

σ

zs

, z

zastosowaniem modułu

ś

ci

ś

liwo

ś

ci wtórnej gruntu M (lub modułu wtórnego odkształcenia E, w zale

ż

no

ś

ci od metody

obliczania), oraz osiadania pierwotnego s

i

' w zakresie napr

ęż

enia dodatkowego

σ

zd

, z zastosowaniem modułu

ś

ci

ś

liwo

ś

ci pierwotnej gruntu M

0

(lub E

0

).

e) Osiadanie s

i

" i s

i

' nale

ż

y wyznacza

ć

zgodnie z 3.5.3.

Rys. 10

3.5.3. Obliczanie osiadania fundamentów. Obliczanie osiadania zaleca si

ę

przeprowadza

ć

metod

ą

napr

ęż

e

ń

.

Osiadanie s

i

warstwy podło

ż

a o grubo

ś

ci h

i

oblicza si

ę

wg wzorów

(19)

(20)

(21)

w których:

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 21

s

i

'' - osiadanie wtórne warstwy i, cm,

s

i

' - osiadanie pierwotne warstwy i, cm,

σ

zsi

,

σ

zdi

- odpowiednio wtórne i pierwotne napr

ęż

enie w podło

ż

u pod fundamentem, w połowie grubo

ś

ci warstwy i (rys.

11) wyznaczone zgodnie z 3.5.1.4, kPa,

M

i

, M

0i

- edometryczny moduł

ś

ci

ś

liwo

ś

ci, odpowiednio wtórnej i pierwotnej, ustalony dla gruntu warstwy i, kPa,

h

i

- grubo

ść

warstwy i, cm,

λ

- współczynnik uwzgl

ę

dniaj

ą

cy stopie

ń

odpr

ęż

enia podło

ż

a po wykonaniu wykopu, którego warto

ść

nale

ż

y

przyjmowa

ć

:

λ

= 0 - gdy czas wznoszenia budowli (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) nie trwa dłu

ż

ej ni

ż

1 rok,

λ

= 1,0 - gdy czas wznoszenia budowli jest dłu

ż

szy ni

ż

1 rok.

Rys. 11

Warstwy o grubo

ś

ci wi

ę

kszej ni

ż

połowa szeroko

ś

ci B fundamentu nale

ż

y dzieli

ć

dodatkowo na cz

ęś

ci o grubo

ś

ci nie

przekraczaj

ą

cej 0,5B.

Sumowanie osiada

ń

s

i

poszczególnych warstw geotechnicznych w celu wyznaczenia osiadania fundamentu s nale

ż

y

przeprowadza

ć

do gł

ę

boko

ś

ci z

max

, na której jest spełniony warunek, zgodnie z rys. 12, wg wzoru

(22)

Rys. 12

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 22

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

y zwi

ę

kszy

ć

do

sp

ą

gu tej warstwy.

4. BADANIA GRUNTÓW

4.1. Zakres niezb

ę

dnych bada

ń

gruntów nale

ż

y ustala

ć

w zale

ż

no

ś

ci od:

a) wyników prac rozpoznawczych,

b) przewidywanej potrzeby sprawdzenia II stanu granicznego zgodnie z 3.4.1,

c) przewidywanej metody ustalania parametrów geotechnicznych dla poszczególnych warstw geotechnicznych
schematu obliczeniowego podło

ż

a wg 3.2.

Je

ś

li stosuje si

ę

metod

ę

C ustalania parametrów geotechnicznych wg 3.2 i nie sprawdza si

ę

II stanu granicznego

zgodnie z 3.4.1, a wykonane wst

ę

pne badania polowe w ramach prac rozpoznawczych daj

ą

dostateczne dane do

projektowania, wtedy mo

ż

na nie wykonywa

ć

dodatkowych bada

ń

gruntów.

Wiercenia badawcze nale

ż

y stosowa

ć

, gdy zachodzi konieczno

ść

ustalania parametrów geotechnicznych metod

ą

A na

podstawie bada

ń

próbek gruntów, przy czym liczb

ę

tych wierce

ń

mo

ż

na ograniczy

ć

do liczby potrzebnej do pobrania

niezb

ę

dnych próbek gruntów. We wszystkich innych przypadkach zaleca si

ę

stosowa

ć

sondowania.

Próbne obci

ąż

enia gruntu płyt

ą

sztywn

ą

lub

ś

widrem talerzowym nale

ż

y wykonywa

ć

w przypadku potrzeby sprawdzania

II stanu granicznego, gdy zgodnie z 3.4.5 nale

ż

y stosowa

ć

metod

ę

A ustalenia parametrów geotechnicznych, a nie

mo

ż

na zastosowa

ć

edometrycznych bada

ń

próbek gruntów.

4.2. Lokalizacja i gł

ę

boko

ść

wierce

ń

badawczych i sondowa

ń

. Liczba wierce

ń

lub sondowa

ń

i ich usytuowanie w terenie

powinny umo

ż

liwia

ć

wydzielenie na ich podstawie warstw geotechnicznych z dokładno

ś

ci

ą

odpowiadaj

ą

c

ą

wymaganiom obliczanie posadowienia. Zaleca si

ę

stosowanie nast

ę

puj

ą

cych zasad:

a) dla obiektów liniowych (drogi, koleje, ruroci

ą

gi itp), rozstaw wierce

ń

lub sondowa

ń

nie powinien przekracza

ć

100 m,

b) dla budowli o zwartym obrysie w planie, wiercenia lub sondowania powinny tworzy

ć

trójk

ą

t obejmuj

ą

cy ka

ż

d

ą

cz

ęść

budowli oddzielon

ą

dylatacjami,

c) nale

ż

y zwi

ę

kszy

ć

liczb

ę

wierce

ń

lub sondowa

ń

w celu u

ś

ci

ś

lenia lokalizacji warstw gruntów

ś

ci

ś

liwych, decyduj

ą

cych

o wielko

ś

ci odkształce

ń

podło

ż

a,

d) w przypadku konieczno

ś

ci obliczania przechylenia budowli nale

ż

y wykona

ć

co najmniej 5 sondowa

ń

pokrywaj

ą

cych

regularnie obszar budowli,

e) wiercenia i sondowania powinny si

ę

ga

ć

do gł

ę

boko

ś

ci z

max

okre

ś

lonej wg wzoru (22); je

ś

li jednak na tej gł

ę

boko

ś

ci

wyst

ę

puj

ą

grunty bardzo

ś

ci

ś

liwe, to nale

ż

y bada

ć

te grunty a

ż

do ich sp

ą

gu, natomiast mo

ż

na zmniejszy

ć

gł

ę

boko

ść

cz

ęś

ci wierce

ń

(sondowa

ń

) gdy układ warstw gruntów jest regularny.

4.3. Interpretacja wyników sondowa

ń

. Na podstawie sondowa

ń

oznacza si

ę

:

a) granice warstw geotechnicznych, przez parównanie wyników sondowa

ń

z wynikami analogicznych sondowa

ń

wykonanych w miejscu gdzie układ warstw jest znany, np. obok wierce

ń

badawczych,

b) cechy gruntów niezb

ę

dne do ustalania parametrów geotechnicznych metod

ą

B lub C.

Je

ż

eli dla okre

ś

lonych regionów lub gruntów nie istniej

ą

sprawdzone do

ś

wiadczalnie zale

ż

no

ś

ci korelacyjne do

interpretacji wyników sondowa

ń

, to mo

ż

na posługiwa

ć

si

ę

danymi zawartymi w tabl. 5.

Tablica 5. Zale

ż

no

ś

ci stanów gruntów od wyników sondowania sondami wbijanymi SL, SC i SPT

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 23

Stopie

ń

zag

ę

szczenia, I

D

0,33

0,66

0,85

Liczba uderze

ń

:

a) sondy lekkiej (SL) na 10 cm wp

ę

du - N

10

5

20

60

b) sondy ci

ęż

kiej (SC) na 20 cm wp

ę

du - N

20

8

25

45

c) sondy cylindrycznej (SPT) na 30 cm wp

ę

du - N

30

10

30

50

Stopie

ń

plastyczno

ś

ci I

L

0,00

0,25

0,50

Liczba uderze

ń

sondy cylindrycznej (SPT) na 30 cm

wp

ę

du - N

30

15

8

4

W interpretacji sondowa

ń

sondami wbijanymi nie nale

ż

y uwzgl

ę

dnia

ć

nast

ę

puj

ą

cych wyników:

a) sondowania w zakresie gł

ę

boko

ś

ci do 1,0

÷

1,5 m ppt,

b) sondowa

ń

w zakresie gł

ę

boko

ś

ci

±

1,0 m w stosunku do poziomu zwierciadła wody gruntowej w gruntach

niespoistych,

c) znacznie zwi

ę

kszonej liczby uderze

ń

N na krótkich odcinkach gł

ę

boko

ś

ci, w gruntach mog

ą

cych zawiera

ć

kamienie,

np. w utworach lodowcowych.

4.4. Interpretacja wyników próbnych obci

ąż

e

ń

. Na podstawie wyników próbnych obci

ąż

e

ń

gruntu płyt

ą

sztywn

ą

,

ś

widrem talerzowym lub za pomoc

ą

presjometru ustala si

ę

warto

ść

modułu odkształcenia pierwotnego E

0

. Nale

ż

y w

tym celu wyznaczy

ć

przemieszczenia u

i

powierzchni gruntu (odpowiadaj

ą

ce obci

ąż

eniom jednostkowym p

i

) w

odniesieniu do stanu odkształce

ń

, jaki wyst

ą

pił przy obci

ąż

eniu jednostkowym p

0

równym napr

ęż

eniu pierwotnemu

σ

z

ρ

na tej gł

ę

boko

ś

ci (odkształcenia przy mniejszych obci

ąż

eniach pomija si

ę

). Otrzyman

ą

zale

ż

no

ść

u

i

= f(p

i

)

aproksymuje si

ę

na jej pocz

ą

tkowym odcinku, metod

ą

najmniejszych kwadratów, przy u

ż

yciu linii prostej (rys. 13) o

równaniu

(23)

Rys. 13

Na podstawie obliczonej warto

ś

ci k = tg

α

(m

.

kPa

-1

) wyznacza si

ę

moduły odkształcenia E

0

wg wzorów:

a) przy obci

ąż

eniu płyt

ą

sztywn

ą

:

(24)

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 24

b) przy obci

ąż

eniu

ś

widrem talerzowym:

(25)

c) przy stosowaniu presjometru:

(26)

w których:

E

M0

- moduł presjometryczny, kPa,

B -

ś

rednica płyty sztywnej lub jej mniejszy bok, albo

ś

rednica

ś

widra talerzowego, m,

R - promie

ń

otworu, w którym znajdowała si

ę

sonda presjometru, poszerzonego ci

ś

nieniem p

0

, m,

ω

- współczynnik kształtu płyty sztywnej, wynosz

ą

cy 0,79 dla płyty kołowej i 0,84 dla płyty kwadratowej,

ν

- współczynnik Poissona wg tabl. 3,

α

- k

ą

t pochylenia prostej (rys. 13).

KONIEC

Informacje dodatkowe

ZAŁ

Ą

CZNIK 1

SPRAWDZANIE I STANU GRANICZNEGO, METODY OBLICZANIA OPORU GRANICZNEGO PODŁO

ś

A W

POWSZECHNIE SPOTYKANYCH PRZYPADKACH

1. Podło

ż

e jednorodne. Dla przypadku fundamentu o podstawie prostok

ą

tnej, obci

ąż

onego mimo

ś

rodowo sił

ą

pionow

ą

N

r

oraz sił

ą

poziom

ą

T

rB

działaj

ą

c

ą

równolegle do krótszego boku podstawy B (rys. 2 normy), posadowionego na

podło

ż

u jednorodnym do gł

ę

boko

ś

ci równej 2B poni

ż

ej poziomu podstawy, je

ż

eli nie zachodzi przypadek c) lub d) p.

3.3.6 normy, warunek (4) normy przyjmuje posta

ć

:

(Z1-1)

gdzie:

N

r

- obliczeniowa warto

ść

pionowej składowej obci

ąż

enia, kN,

m - współczynnik korekcyjny, wg p. 3.3.7 normy,

Q

fNB

- pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podło

ż

a gruntowego, kN, obliczona ze wzoru

(Z1-2)

w którym:

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 25

e

B

, e

L

- mimo

ś

ród działania obci

ąż

enia, odpowiednio w kierunku równoległym do szeroko

ś

ci B i długo

ś

ci L podstawy, (B

≤

L), m,

D

min

- gł

ę

boko

ść

posadowienia, mierzona od najni

ż

szego poziomu terenu, np. od podłogi piwnicy lub kanału

instalacyjnego (rys. Z1-1), m,

N

c

, N

D

, N

B

- współczynniki no

ś

no

ś

ci, wyznaczone w zale

ż

no

ś

ci od warto

ś

ci

φ

=

φ

u

(r)

(lub

φ

=

φ

'

(r)

), z nomogramu na rys.

Z1-1, lub z tabl. Z1-1, lub według wzorów

(Z1-3)

(Z1-4)

(Z1-5)

Rys. Z1-1

Tablica Z1-1. Warto

ś

ci współczynników no

ś

no

ś

ci

Φ

o

N

D

N

C

N

B

0

1,00

5,14

0,00

1

1,09

5,38

0,00

2

1,20

5,63

0,00

3

1,31

5,90

0,01

4

1,43

6,19

0,02

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 26

5

1,57

6,49

0,04

6

1,72

6,81

0,06

7

1,88

7,16

0,08

8

2,06

7,53

0,11

9

2,25

7,92

0,15

10

2,47

8,34

0,19

11

2,63

8,41

0,24

12

2,97

9,28

0,31

13

3,26

9,81

0,39

14

3,59

10,37

0,48

15

3,94

10,98

0,59

16

4,34

11,63

0,72

17

4,77

12,34

0,86

18

5,26

13,10

1,04

19

5,80

13,93

1,24

20

6,40

14,83

1,47

21

7,07

15,81

1,75

22

7,82

16,88

2,07

23

8,66

18,05

2,44

24

9,60

19,32

2,87

25

10,66 20,72

3,38

26

11,85 22,25

3,97

27

13,20 23,94

4,66

28

14,72 25,80

5,47

29

16,44 27,86

6,42

30

18,40 30,14

7,53

31

20,63 32,67

8,85

32

23,18 35,49 10,39

33

26,09 38,64 12,22

34

29,44 42,16 14,39

35

33,30 46,12 16,96

36

37,75 50,59 20,03

37

42,92 55,63 23,69

38

48,93 61,35 28,08

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 27

39

55,96 67,87 33,38

40

64,20 75,31 39,77

Φ

u

(r)

- obliczeniowa warto

ść

k

ą

ta tarcia wewn

ę

trznego gruntu zalegaj

ą

cego bezpo

ś

rednio poni

ż

ej poziomu

posadowienia,

°

,

c

u

(r)

- obliczeniowa warto

ść

spójno

ś

ci gruntu zalegaj

ą

cego bezpo

ś

rednio poni

ż

ej poziomu posadowienia, kPa,

ρ

D

(r)

- obliczeniowa

ś

rednia g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntów (i ew. posadzki) powy

ż

ej poziomu posadowienia, zgodnie z

rys. Z1-1, t

.

m

-3

,

ρ

B

(r)

- obliczeniowa

ś

rednia g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntów zalegaj

ą

cych poni

ż

ej poziomu posadowienia do gł

ę

boko

ś

ci

równej B, zgodnie z rys. Z1-1, t

.

m

-3

,

g - przy

ś

pieszenie ziemskie, m

.

s

-2

(mo

ż

na przyjmowa

ć

g = 10 m

.

s

-2

),

i

c

, i

D

, i

B

- współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obci

ąż

enia, wyznaczane z nomogramów na rys. Z1-2, w

zale

ż

no

ś

ci od

δ

B

i od

φ

=

φ

u

(r)

(lub

φ

=

φ

'

(r)

)

o

B

- k

ą

t nachylenia wypadkowej obci

ąż

enia, °,

(Z1-6)

gdzie:

T

rB

- siła pozioma działaj

ą

ca równolegle do krótszego boku B podstawy fundamentu, kN, (rys. Z1-3).

Rys. Z1-2

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 28

Rys. Z1-3

W przypadku gdy fundament jest obci

ąż

ony równie

ż

sił

ą

poziom

ą

T

rL

, działaj

ą

c

ą

równolegle do dłu

ż

szego boku

podstawy (rys. Z1-3), nale

ż

y dodatkowo sprawdzi

ć

, czy spełniony jest poza warunkiem (Z1-1), warunek

(Z1-7)

w którym:

(Z1-8)

gdzie:

i

c

, i

D

, i

B

- współczynniki wpływu nachylenia obci

ąż

enia, wyznaczone w zale

ż

no

ś

ci od

δ

L

i

φ

=

φ

u

(r)

(lub

φ

=

φ

'

(r)

) z

nomogramu na rys. Z1-2,

, zgodnie z rys Z1-3

- pozostałe oznaczenia, jak we wzorze (Z1-2)

Dla fundamentów o podstawie kołowej o promieniu R mo

ż

na przyjmowa

ć

: B = L = 1,77 R.

Dla fundamentów pasmowych (L > 5B) mo

ż

na przyjmowa

ć

:

.

2. Podło

ż

e warstwowane. Gdy w podło

ż

u wyst

ę

puje słabsza warstwa geotechniczna na gł

ę

boko

ś

ci mniejszej ni

ż

2B

poni

ż

ej poziomu posadowienia fundamentu, wtedy warunek (4) normy nale

ż

y sprawdzi

ć

równie

ż

w podstawie

zast

ę

pczego fundamentu cd. wg rys. Z1-4.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 29

Rys. Z1-4

We wzorach: (Z1-1) i (Z1-2) nale

ż

y uwzgl

ę

dni

ć

:

- obci

ąż

enie

- wielko

ś

ci geometryczne

D'

min

= D

min

+ h; jak na rys.Z1-4

- parametry geotechniczne

Φ

u

(r)

, c

u

(r)

ρ

B

(r)

- dla słabej warstwy

ρ

D

(r)

-

ś

rednia g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntu ponad podstaw

ą

zast

ę

pczego fundamentu,

gdzie:

ρ

h

(r)

-

ś

rednia g

ę

sto

ść

obj

ę

to

ś

ciowa gruntu mi

ę

dzy podstawami fundamentów rzeczywistego i zast

ę

pczego, t

.

m

-3

przy czym:

- dla gruntów spoistych

- dla gruntów niespoistych

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 30

T

rB

i T

rL

- wg rys. Z1-3.

h - zagł

ę

bienie stropu słabszej warstwy, mierzone od poziomu posadowienia rzeczywistego fundamentu, m.

3. Ustalanie jednostkowego oporu obliczeniowego podło

ż

a. Dla prostych przypadków posadowienia, gdy nie wyst

ę

puj

ą

warunki wymienione w p. 3.3.6 b), c), d) normy, oraz gdy mimo

ś

ród obci

ąż

enia wynosi e

B

≤

0,035, dopuszcza si

ę

sprawdzenie I stanu granicznego według wzorów:

(Z1-9)

w których:

q

rs

-

ś

rednie obliczeniowe obci

ąż

enie jednostkowe podło

ż

a pod fundamentem, kPa,

q

r max

- maksymalne obliczeniowe obci

ąż

enie jednostkowe podło

ż

a pod fundamentem, kPa,

q

f

- obliczeniowy opór jednostkowy jednowarstwowego podło

ż

a pod fundamentem, kPa, obliczany według wzoru

(Z1-10)

w którym oznaczenie, jak we wzorze (Z1-2).

Przy obliczaniu q

rs

i q

r max

uwzgl

ę

dnia si

ę

składow

ą

pionow

ą

obci

ąż

enia N

r

, z pomini

ę

ciem składowej poziomej T

r

.

*

ZAŁ

Ą

CZNIK 2

WYZNACZANIE NAPR

Ęś

ENIA

σ

zq

W PODŁO

ś

U GRUNTOWYM OD OBCI

Ąś

ENIA ZEWN

Ę

TRZNEGO

1. Zasady wyznaczania napr

ęż

e

ń

σ

zq

. Zgodnie z p. 3.5 normy podło

ż

e gruntowe traktuje si

ę

jako półprzestrze

ń

spr

ęż

yst

ą

i do wyznaczania napr

ęż

enia

σ

zq

stosuje si

ę

wzory oparte na teorii spr

ęż

ysto

ś

ci.

Podstawowy wzór, wyprowadzony dla przypadku obci

ąż

enia podło

ż

a sił

ą

skupion

ą

Q, prostopadł

ą

do płaszczyzny

granicznej półprzestrzeni, słu

żą

cy do wyznaczania napr

ęż

enia

σ

z

w punkcie M (rys. Z2-1), ma posta

ć

(Z2-1)

w którym:

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 31

Rys. Z2-1

Przy obliczaniu napr

ęż

enia

σ

zq

w innych przypadkach obci

ąż

enia podło

ż

a stosuje si

ę

zasad

ę

superpozycji.

Napr

ęż

enie

σ

zq

w punkcie M podło

ż

a, wywołane siłami Q

1

, Q

2

...,Q

n

, działaj

ą

cymi w odległo

ś

ci r

1

, r

2

...,r

n

od punktu M

(rys. Z2-2) oblicza si

ę

według wzoru

(Z2-2)

w którym

(Z2-2a)

Rys. Z2-2

Warto

ś

ci współczynnika K

r

mo

ż

na przyjmowa

ć

z nomogramu na rys. Z2-10.

Napr

ęż

enie

σ

zq

w punkcie M podło

ż

a, wywołane obci

ąż

eniem ci

ą

głym równomiernie lub nierównomiernie rozło

ż

onym

na obszarze A (rys. Z2-3), oblicza si

ę

według ogólnego wzoru

(Z2-3)

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 32

Rys. Z2-3

w którym:

q

0

- przyj

ę

ta dowolnie (np.

ś

rednia) warto

ść

obci

ąż

enia jednostkowego q, działaj

ą

cego na obszarze A,

η

- współczynnik rozkładu napr

ęż

enia w podło

ż

u, zale

ż

ny od kształtu obszaru obci

ąż

onego A, sposobu

nierównomierno

ś

ci obci

ąż

enia ci

ą

głego q(K) w tym obszarze oraz od poło

ż

enia punktu M, obliczany ze wzoru

(Z2-4)

Napr

ęż

enie

σ

zq

w punkcie M, wywołane działaniem układu n obszarów obci

ąż

onych (pojedynczych fundamentów,

wydzielonych cz

ęś

ci fundamentów lub innych obci

ąż

e

ń

ci

ą

głych) oblicza si

ę

według wzoru

(Z2-5)

w którym oznaczenia jak we wzorze (Z2-3), przy czym dopuszcza si

ę

zast

ę

powanie obci

ąż

enia nierównomiernie

rozło

ż

onego na obszarze A

i

równowa

ż

nym obci

ąż

eniem równomiernie rozło

ż

onym na tym obszarze.

Je

ż

eli obszar obci

ąż

ony znajduje si

ę

w odległo

ś

ci R

0

≥

2a od punktu M (rys. Z2-4), zgodnie z zasad

ą

Saint-Venanta,

mo

ż

na obci

ąż

enie ci

ą

głe działaj

ą

ce na tym obszarze zast

ą

pi

ć

wypadkowym obci

ąż

eniem skupionym Q.

Rys. Z2-4

Napr

ęż

enie

σ

zq

w punkcie M dla dowolnego układu obci

ąż

enia, przy uwzgl

ę

dnieniu zasady superpozycji zasady

Saint-Venanta, oblicza si

ę

według ogólnego wzoru

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 33

(Z2-6)

Mo

ż

na przyjmowa

ć

,

ż

e wszystkie obci

ąż

enia działaj

ą

w jednej płaszczy

ź

nie, w poziomie posadowienia rozpatrywanego

fundamentu.

Inny ni

ż

prostok

ą

tny kształt obszaru obci

ąż

onego mo

ż

na zast

ę

powa

ć

prostok

ą

tem lub układem prostok

ą

tów o

równowa

ż

nym polu powierzchni, przy zachowaniu układu osi głównych i stosunku

ś

redniej długo

ś

ci do

ś

redniej

szeroko

ś

ci (rys. Z2-5).

Rys. Z2-5

2 Wyznaczanie napr

ęż

enia

σ

zq

w podstawowych przypadkach obci

ąż

enia podło

ż

a. Napr

ęż

enie

σ

zq

od obci

ąż

enia q

równomiernie rozło

ż

onego na obszarze prostok

ą

tnym o wymiarach L×B (L-dłu

ż

szy bok prostok

ą

ta), oblicza si

ę

ze

wzorów:

- w punkcie M poło

ż

onym pod naro

ż

em prostok

ą

ta (rys. Z2-6)

(Z2-7)

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 34

Rys. Z2-6

Warto

ś

ci współczynnika

η

n

mo

ż

na przyjmowa

ć

z nomogramu na rys. Z2-11.

- w punkcie M poło

ż

onym pod

ś

rodkiem prostok

ą

ta (rys. Z2-7)

(Z2-8)

Rys. Z2-7

Warto

ś

ci współczynnika

η

m

mo

ż

na przyjmowa

ć

z nomogramu na rys. Z2-12.

- napr

ęż

enie

ś

rednie pod obszarem prostok

ą

tnym

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 35

(Z2-9)

Wzór (Z2-9) mo

ż

na wykorzysta

ć

jako wzór przybli

ż

ony do obliczania napr

ęż

enia pod doskonale sztywnym

fundamentem prostok

ą

tnym, przy czym

Warto

ś

ci współczynnika

η

s

mo

ż

na przyjmowa

ć

z nomogramów na rys. Z2-13.

Napr

ęż

enie

σ

zq

pod

ś

rodkiem obszaru kołowego o promieniu R oblicza si

ę

według wzorów:

- obci

ąż

enie równomiernie rozło

ż

one q

(Z2-10)

- obci

ąż

enie sztywnym fundamentem kołowym

(Z2-11)

gdzie

Warto

ś

ci współczynników

η

0

i

η

sz

mo

ż

na przyjmowa

ć

z nomogramu na rys. Z2-14.

3. Wyznaczanie napr

ęż

enia

σ

zq

metod

ą

punktów naro

ż

nych. Metod

ę

punktów naro

ż

nych stosuje si

ę

do wyznaczania

napr

ęż

enia

σ

zq

w punkcie M, spowodowanego działaniem obci

ąż

enia q równomiernie rozło

ż

onego na obszarze

prostok

ą

tnym ABCD, gdy punkt M jest poło

ż

ony wewn

ą

trz (rys. Z2-8a) lub na zewn

ą

trz (rys. Z2-8b) tego obszaru.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 36

Rys. Z2-8

Wykorzystuj

ą

c wzór (Z2-7) i zasad

ę

superpozycji, napr

ęż

enie

σ

zq

w punkcie M oblicza si

ę

jako sum

ę

napr

ęż

e

ń

wywołanych działaniem obci

ąż

enia q na obszarach prostok

ą

tnych maj

ą

cych wspólne naro

ż

e w punkcie M: HAEM,

EBFM, FCGM i GDHM dla przypadku według rys. Z2-8a) oraz EBFM i HDGM ze znakiem "+" oraz EAGM i HCFM ze
znakiem "-" dla przypadku według rys. Z2-8b).

Obliczenia te mo

ż

na przeprowadzi

ć

przy zastosowaniu ogólnego wzoru, pozwalaj

ą

cego wyznaczy

ć

σ

zq

w dowolnie

poło

ż

onym punkcie M, spowodowane działaniem obci

ąż

enia równomiernie rozło

ż

onego na obszarze prostok

ą

tnym P

i

(rys. Z2-9)

(Z2-12)

w którym:

(Z2-13)

x, y - współrz

ę

dne punktu M, w którym wyznacza si

ę

σ

zq

,

x

i

, y

i

- współrz

ę

dne naro

ż

a N (lewe, dolne) prostok

ą

ta P

i

,

b

i

, a

i

- długo

ść

boków obci

ąż

onego prostok

ą

ta P

i

, przy czym

η

nj

- współczynnik rozkładu napr

ęż

enia

obliczany według wzoru (Z2-7) dla ka

ż

dego z czterech prostok

ą

tów P

j

, (j = I, II, III, IV), maj

ą

cych wspólne naro

ż

e w

punkcie M (na rys. Z2-9, P

I

- DNFM, P

II

- ABFM, P

III

- DEGM oraz P

IV

- ACGM). Długo

ś

ci boków prostok

ą

tów P

j

s

ą

równe warto

ś

ci czynników iloczynu w mianowniku ilorazu przy

η

nj

(np. długo

ść

boków prostok

ą

ta P

III

na rys. Z2-9

wynosi (x-x

i

-b

i

), (y-y

i

), przy czym za L we wzorze (Z2-7) nale

ż

y podstawia

ć

wymiar dłu

ż

szego boku rozpatrywanego

prostok

ą

ta P

j

.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 37

Rys. Z2-9

Napr

ęż

enie

σ

zq

w dowolnym punkcie M, wywołane działaniem układu n prostok

ą

tnych obszarów obci

ąż

onych P

i

oblicza

si

ę

według wzoru

(Z2-14)

W przypadku nierównomiernego rozkładu obci

ąż

enia (np. fundament obci

ąż

ony mimo

ś

rodowo), za q

i

mo

ż

na

przyjmowa

ć

ś

redni

ą

warto

ść

obci

ąż

enia jednostkowego działaj

ą

cego na rozpatrywanym obszarze prostok

ą

tnym.

Rys. Z2-10

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 38

Rys. Z2-11

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 39

Rys. Z2-12

Rys. Z2-13

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 40

Rys. Z2-14

INFORMACJE DODATKOWE

1. Instytucja opracowuj

ą

ca norm

ę

- Instytut Techniki Budowlanej.

2. Istotne zmiany w stosunku do PN-74/B-03020. Uaktualniono, uzupełniono i rozszerzono zakres normy, wprowadzono
jednostki SI (i inne uznane za legalne) oraz wydzielono z tekstu normy i zgrupowano w zał

ą

cznikach materiały

pomocnicze (wzory, nomogramy) do oblicze

ń

statycznych.

3. Normy zwi

ą

zane

PN-74/B-02480 Grunty budowlane. Podział, nazwy, symbole i okre

ś

lenia

PN-74/B-04452 Grunty budowlane. Badania polowe

PN-75/B-04481 Grunty budowlane. Badania laboratoryjne

4. Normy zagraniczne

CSRS

Č

SN 73 1001 Zakladova puda pod plosnymi zaklady

NRD TGL 11464 BI. i GR. 200 00 Erdstatische Berechnungsverfahren Setzungen 1972

TGL 11464 BI. 2 Erdstatische Berechnungsverfahren. Tragkraft von Flächenfundamenten 1972

TGL 11466 Gr. 700 Bauwerksgründungen. Mindestgründungstiefen

RFN DIN 4017 BI. 1 Baugrund. Grundbruchberechnungen von lotrecht mittig belasteten Flächgründungen 1974

DIN 4017 BI. 2. Baugrund. Grundbruchberechnungen von ausermittig und schräg belasteten Flächgündungen
Empfechlungen 1970

ZSRR СНиП II-15-74 Основания зданий и сооружений

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 41

5. Autorzy projektu normy - doc. mgr in

ż

. Zdzisław Kowalewski i mgr in

ż

. Joanna Pogorzelska.

6. Wydanie 3 - stan aktualny: czerwiec 1985 - bez zmian.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane Posadowienie bezpo

ś

rednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

ż

one.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

Strona 42