Szczecin 9.06.08

Ć

wiczenie projektowe z fundamentowania.

PROJEKT POSADOWIENIA ŚCIANY OPOROWEJ

Wariant II:

POSADOWIENIE POŚREDNIE

Projekt wykonał:

Adam Swarcewicz

grupa 2, sem. 4

Spis treści:

1. Opis techniczny

1.1. Charakterystyka budowli
1.2. Charakterystyka pali
1.3. Opis konstrukcji
1.4. Warunki gruntowe

2. Parametry geotechniczne i założenia projektowe

2.1. Parametry geotechniczne
2.2. Rozstaw, wymiary i założenia

3. Obliczenie nośności pali

3.1. Pal pionowy
3.2. Pal ukośny wciskany
3.3. Pal ukośny wyciągany

3.4. Analiza wzajemnych wpływów
3.5. Sprawdzanie nośności

1. Opis techniczny

1.1. Charakterystyka budowli

- całkowita wysokość muru oporowego H=5.0 m,
- długość muru oporowego L=12 m,
- przewidywana szerokość ławy fundamentowej B=4 m,
- najmniejsza grubość muru 0.3 m, największa 0.7 m,
- różnica naziomów: 4.2 m,
- głębokość posadowienia ściany: 0.8 m,
- obciążenie naziomu q=19 kPa,
- mur oporowy wykonany z żelbetu,
- mur służy do podtrzymania nasypu zrobionego pod niewielki obiekt budowlany.

1.2. Charakterystyka pali

Wykorzystujemy pale żelbetowe wiercone z zabezpieczeniem otworu przez

rurowanie firmy FUNDBUD. Technologię tą stosujemy przy wykonywaniu pali o
ś

rednicach 400 mm, 620 mm, 700 mm, 880 mm. Jako narzędzi wiercących używamy

różnego rodzaju świdrów ślimakowych, kubełkowych oraz koron wycinających. Rury służą
tu do zapewnienia stateczności otworu w trakcie wiercenia oraz zapobieżenia rozluźnieniu
gruntu na zewnątrz rur. Rury są opuszczane w trakcie wiercenia w głąb gruntu przy użyciu
wciskarki lub adaptera stołu obrotowego. Poszczególne segmenty rur łączy się ze sobą przy
pomocy specjalnych śrub tzw. korków. W zależności od rodzaju gruntu stosuje się różne
techniki wiercenia. W przypadku występowania wody należy zawsze pamiętać o
konieczności zabezpieczenia dna otworu przed rozluźnieniem poprzez wytworzenie w
otworze nadciśnienia słupem wody lub zawiesiny bentonitowej. Wytworzone nadciśnienie
słupem użytej cieczy należy utrzymać do końca betonowania. Wywiercony otwór należy
oczyścić i zamontować w nim kosz zbrojeniowy. Betonowanie odbywa się metodą
kontraktorową. W trakcie betonowania rury są podciągane i demontowane. W celu
uniknięcia zawieszania się betonu na zbrojeniu nie należy stosować betonu na kruszywie
łamanym. Masa betonowa powinna mieć odpowiedni skład aby zapewniony był wypływ
betonu rurą kontraktorową jak i kontakt pobocznicy z gruntem. Możliwe jest wiercenie na
sucho jeżeli pozwalają na to warunki gruntowo-wodne. Obliczenie nośności takiego pala
musi być odpowiednio skorygowane. W technologii tej wykonujemy pale o długości
wiercenia do 18.50 m.

W naszym przypadku wykonujemy pale o średnicy 400 mm.

1.3. Opis konstrukcji

Ława fundamentowa wykonywana będzie jako żelbetowa z betonu klasy C20/25. Zbrojenie
wykonywane stalą A1. Ława fundamentowa będzie grubości 50 cm. Przyjmowany ciężar
objętościowy żelbetu: 25 kN/m

3

.

Mur oporowy wykonywany jest z tych samych materiałów jak ława fundamentowa.
Izolację przeciwwilgociową należy wykonać od strony naziomu na całej powierzchni w
postaci potrójnej warstwy papy na lepiku.

1.4. Warunki gruntowe

Warunki gruntowe pokazuje poniższa tabelka:

Przelot warstwy

Nr warstwy

Rodzaj gruntu

I

D

/I

L

0.0-2.8

I

P

d

, w

0.35

2.8-8.6

II

T

0.65

8.6-9.8

III

P

π

, m

0.40

>9.8

IV

P

s

, m

0.52

2. Parametry geotechniczne i założenia projektowe

2.1. Parametry geotechniczne

Parametry geotechniczne gruntów przedstawia poniższa tabelka. Uwzględniono w niej
parametry piasku średniego używanego do konstruowania nasypu. Dla nasypowego piasku
ś

redniego współczynnik korekcyjny γ

m

wynosi 0.8 lub 1.2.

Wartości charakterystyczne

Wartości obliczeniowe

ρ

[t/m

3

]

γ

[kN/m

3

]

Φ

u

[˚]

C

u

[kPa]

ρ

[t/m

3

]

γ

[kN/m

3

]

Φ

u

[˚]

C

u

[kPa]

γ

m

=0.9

γ

m

=1.1

γ

m

=0.9

γ

m

=1.1

γ

m

=0.9

γ

m

=1.1

γ

m

=0.9

γ

m

=1.1

P

d

, w

1.75

17.17

29.75

0

1.58

1.93

15.45

18.89

26.78

32.73

0

0

T

ok. 1.2

ok.11.78

ok. 2

ok. 10

1.08

1.32

10.60

12.96

1.8

2.2

9

11

P

π

, m

1.9

18.64

30

0

1.71

2.09

16.78

20.50

27

33

0

0

P

s

, m

2.0

19.62

33

0

1.80

2.20

17.66

21.58

29.7

36.3

0

0

P

s

, mw

1.7

16.68

33.5

0

1.36

2.04

13.34

20.02

26.8

40.2

0

0

2.2. Rozstaw, wymiary i założenia

W projekcie wykorzystuję obliczone w 'wariancie I : posadowienie pośrednie' wartości
charakterystyczne i obliczeniowe parcia gruntu nasypowego oraz składową pionową
obciążenia Nr.
Eah

(n)

=60.59 kN/mb Eah

(r)

=72.71 kN/mb

Nr

(n)

= 366.21 kN Nr

(r)

= 418.6 kN lub Nr

(r)

= 316.43 kN

Jeżeli stosunek wartości siły poziomej do pionowej jest mniejszy niż 0.2 to można obiekt
posadawiać na palach pionowych. Gdy stosuek ten jest większy to stosujemy pale kozłowe.
Dla rozpatrywania najbardziej niekorzystnego przypadku przyjmujemy wartość siły
poziomej obliczeniowej oraz pionowej obliczeniowej mniejszej.

H
N

=

72.71

316.43

=0.230.2

Należy więc zaprojektować pale kozłowe.

Obliczenie wartości siły wypadkowej w:

w

=



366.21

2

60.59

2

=371.19 kN

Rozstaw pali, wszystkie wymiary oraz konstrukcja dzięki której można rozłożyć siłę w na
składowe równoległe do kierunku pali przedstawiają kolejne rysunki.

Obliczanie siły przypadającej na pale:
*pal wciskany pionowy:

Q

=

199.56

⋅12

8

=299.34 kN

*pal wciskany ukośny:

Q

=

205.37

⋅12

8

=308.06 kN

*pal wyciągany:

Q

=

43.46

⋅12

8

=65.19 kN

3. Obliczanie nośności pali

3.1. Obliczanie nośności pala pionowego

Piasek drobny o I

D

=0.35 jest gruntem skonsolidowanym nośnym.

Torf o I

L

=0.65 jest gruntem skonsolidowanym nienośnym.

Piasek pylasty o I

D

=0.35 jest gruntem skonsolidowanym nośnym.

Piasek średni o I

D

=0.35 jest gruntem skonsolidowanym nośnym.

Tarcie negatywne w tym przypadku nie nastąpi.

Poziom odniesienia dla podłoża przewarstwionego gruntami
nienośnymi jest przyjmowany zgodnie z rysunkiem obok.

Nośność pali wciskanych oblicza się ze wzoru:

N

t

=N

p

N

s

=S

p

q

r 

A

p

 S

si

t

i

 r 

A

si

A

p

=0.126 m

2

S

p

=1.0

q

(r)

- wartość jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala; wartość ta jest

odczytywana z wykresu.
Ż

eby narysować wykres należy odczytać z tablicy 1 w normie PN-83/B-02482 wartość q na

poziomie 10 metrów dla danego I

D

. Gdy chcemy znać wartość q na poziomie 10 metrów dla I

D

niewystępującego w tablicy należy zastosować interpolację.

Dla piasku średniego:
I

D

= 0.67 q

10

= 3600 kPa

I

D

= 0.33 q

10

= 2150 kPa

I

D

= 0.52 q

10

= 2960 kPa

q

10

=21503600­2150

0.52

­0.33

0.67

­0.33

=2960 kPa

Z wykresu odczytujemy wartość dla poziomu pod obliczanym palem:
q

(r)

= 2960 kPa

W obliczeniach należy także uwzględnić tarcie pobocznicy o grunt. W tym celu należy zrobić
wykresy jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy. By zrobić wykresy należy
odczytać wartość oporu t dla danego gruntu na poziomie 5 m z tablicy 2 normy palowej. I również
jak w przypadku wartości q należy interpolować wartości z tablicy by mieć żądaną wartość.

Dla piasku pylastego:
I

D

= 0.67 t

5

= 45 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 25 kPa

I

D

= 0.4 t

5

= 29.12 kPa

t

5

=25 45­25

0.4

­0.33

0.67

­0.33

=29.12 kPa

S

s3

= 0.7

t = 29.12 kPa

A

s3

=1.26⋅1.2=1.51 m

2

Dla piasku średniego:

I

D

= 0.67 t

5

= 74 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 47 kPa

I

D

= 0.52 t

5

= 62.09 kPa

t

5

=4774­47

0.52

­0.33

0.67

­0.33

=62.09 kPa

S

s4

= 0.9

t = 62.09 kPa

A

s4

=1.26⋅0.8=1.01 m

2

Wartości q oraz t należy wymnożyć przez współczynnik materiałowy gruntu γ

m

=0.9.

N

t

=N

p

N

s

=S

p

q

r 

A

p

 S

si

t

i

 r 

A

si

=1.0⋅2960⋅0.9⋅0.1260.7⋅29.12⋅0.9⋅1.510.9⋅62.09⋅0.9⋅1.01

N

t

=335.6627.7050.80=414.16 kN

3.2. Obliczanie nośności pala kozłowego wciskanego

Poziom odniesienia dla podłoża przewarstwionego gruntami nienośnymi jest przyjmowany
analogicznie jak w podpunkcie 3.1.

Nośność pali wciskanych oblicza się ze wzoru:

N

t

=N

p

N

s

=S

p

q

r 

A

p

 S

si

t

i

 r 

A

si

A

p

=0.126 m

2

S

p

=1.0

q

(r)

- wartość jednostkowego granicznego oporu gruntu pod podstawą pala; wartość ta jest

odczytywana z wykresu.
Ż

eby narysować wykres należy odczytać z tablicy 1 w normie PN-83/B-02482 wartość q na

poziomie 10 metrów dla danego I

D

. Gdy chcemy znać wartość q na poziomie 10 metrów dla I

D

niewystępującego w tablicy należy zastosować interpolację.

Dla piasku średniego:
I

D

= 0.67 q

10

= 3600 kPa

I

D

= 0.33 q

10

= 2150 kPa

I

D

= 0.52 q

10

= 2960 kPa

q

10

=21503600­2150

0.52

­0.33

0.67

­0.33

=2960 kPa

Z wykresu odczytujemy wartość dla poziomu pod obliczanym palem:
q

(r)

= 2960 kPa

W obliczeniach należy także uwzględnić tarcie pobocznicy o grunt. W tym celu należy zrobić
wykresy jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy. By zrobić wykresy należy
odczytać wartość oporu t dla danego gruntu na poziomie 5 m z tablicy 2 normy palowej. I również
jak w przypadku wartości q należy interpolować wartości z tablicy by mieć żądaną wartość.

Dla piasku pylastego:
I

D

= 0.67 t

5

= 45 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 25 kPa

I

D

= 0.4 t

5

= 29.12 kPa

t

5

=25 45­25

0.4

­0.33

0.67

­0.33

=29.12 kPa

S

s3

= 0.7

t = 29.12 kPa

A

s3

=1.26⋅1.22=1.54 m

2

Dla piasku średniego:

I

D

= 0.67 t

5

= 74 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 47 kPa

I

D

= 0.52 t

5

= 62.09 kPa

t

5

=4774­47

0.52

­0.33

0.67

­0.33

=62.09 kPa

S

s4

= 0.9

t = 62.09 kPa

A

s4

=1.26⋅0.81=1.02 m

2

Wartości q oraz t należy wymnożyć przez współczynnik materiałowy gruntu γ

m

=0.9.

N

t

=N

p

N

s

=S

p

q

r 

A

p

 S

si

t

i

 r 

A

si

=1.0⋅2960⋅0.9⋅0.1260.7⋅29.12⋅0.9⋅1.540.9⋅62.09⋅0.9⋅1.02

N

t

=335.6628.2551.30=415.21 kN

3.3. Obliczanie nośności pala kozłowego wyciąganego

Nośność pali wciskanych oblicza się ze wzoru:

N

w

= S

i

w

⋅t

i

 r 

A

si

W obliczeniach uwzględniamy tarcie pobocznicy o grunt. W tym celu należy zrobić wykresy
jednostkowego granicznego oporu gruntu wzdłuż pobocznicy. By zrobić wykresy należy odczytać
wartość oporu t dla danego gruntu na poziomie 5 m z tablicy 2 normy palowej. I również jak w
poprzednich przypadkach należy interpolować wartości z tablicy by mieć żądaną wartość.

Dla piasku pylastego:
I

D

= 0.67 t

5

= 45 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 25 kPa

I

D

= 0.4 t

5

= 29.12 kPa

t

5

=25 45­25

0.4

­0.33

0.67

­0.33

=29.12 kPa

S

3

w

= 0.5

t = 29.12 kPa

A

s3

=1.26⋅1.46=1.84 m

2

Dla piasku średniego:

I

D

= 0.67 t

5

= 74 kPa

I

D

= 0.33 t

5

= 47 kPa

I

D

= 0.52 t

5

= 62.09 kPa

t

5

=4774­47

0.52

­0.33

0.67

­0.33

=62.09 kPa

S

4

w

=

0.7

t = 62.09 kPa

A

s4

=1.26⋅0.98=1.23 m

2

Wartości q oraz t należy wymnożyć przez współczynnik materiałowy gruntu γ

m

=0.9.

N

w

= S

i

w

⋅t

i

 r 

A

si

=0.5⋅29.12⋅0.9⋅1.840.7⋅62.09⋅0.9⋅1.23

N

w

=24.1148.11=72.22 kN

3.4.. Analiza wzajemnych wpływów

Dodatkowo należy sprawdzić czy strefy naprężeń w gruncie wokół pali nie nachodzą na siebie. W
tym celu dla wszystkich wariantów oddziaływań pali na siebie sprawdzamy zależność:

r

R

2

gdzie:
r-rozstaw pali

R

=

D

2

 h

i

tg 

i

gdzie:
D-średnica pala
h

i

-miąższość warstwy gruntu i

α-kąt rozchodzenia się naprężeń w gruncie przyjmowany z tablicy 7 normy palowej
Jeżeli ta nierówność jest spełniona to należy uwzględnić współczynnik m redukujący nośność
pobocznicy.

We wszystkich wariantach pali wciskanych warunek r/R sprawdzamy dla głębokości 10.6 m (na
poziomie końca pali). W przypadku pali wyciąganych warunek sprawdzamy dla głębokości 8.6 m
(na poziomie zmiany gruntów z torfu na piasek pylasty). Oznaczenia pali przyjmuję zgodnie z
rysunkiem na ostatnich stronach projektu. Znajduje się tam również rysunek przedstawiający stożki
naprężeń.

a) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 1 i 2 ( lub 2 i 3)
r = 1.5 m

R

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.20.8⋅0.105=0.41 m

r

R

=

1.5

0.41

=3.662

Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń

b) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 4 i 5
r = 1.4 m

R

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.220.81⋅0.105=0.41 m

r

R

=

1.4

0.41

=3.412

Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń

c) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 5 i 6
r = 1.5 m

R

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.220.81⋅0.105=0.41 m

r

R

=

1.5

0.41

=3.662

Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń.

d) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 1 i 5 ( lub 2 i 6)
W tym wypadku ponieważ nie mamy do czynienia z identycznymi palami (jeden jest pionowy
drugi kozłowy) należy sprawdzić inny warunek na nieoddziaływanie wzajemne stref naprężeń:
r > R

1

+ R

2

r = 0.96 m

R

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.20.8⋅0.105=0.41 m

R

2

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.220.81⋅0.105=0.41 m

0.96 > 0.41 + 0.41

Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń

e) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 2 i 5
W tym wypadku ponieważ nie mamy do czynienia z identycznymi palami (jeden jest pionowy
drugi kozłowy) należy sprawdzić inny warunek na nieoddziaływanie wzajemne stref naprężeń:
r > R

1

+ R

2

r = 0.88 m

R

1

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.20.8⋅0.105=0.41 m

R

2

=

D

2

 h

i

tg 

i

=

0.4

2

1.220.81⋅0.105=0.41 m

0.88 > 0.41 + 0.41
Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń

f) wariant nachodzenia się oddziaływań pali 7 i 8 ( lub 8 i 9)
r = 1.5 m

R

=0.1 h

D

2

=0.1⋅2.44

0.4

2

=0.44 m

r

R

=

1.5

0.44

=3.412

Nie należy uwzględniać nakładania się stref naprężeń

3.5. Sprawdzanie nośności

Sprawdzenie nośności dokonujemy na części fundamentu zawierającego pale oznaczone cyframi 2,
5, 8 ponieważ tam są największe wpływy naprężeń (obszar zakreskowany).
Sprawdzenie nośności każdego pala ogólnie polega na sprawdzeniu zależności:

G

p

Q≤m⋅N

gdzie:
G

p

– ciężar własny pala

Q – siła przypadająca na pal
m – współczynnik korekcyjny, w tym wypadku równy 0.9
N – nośność danego pala

W żadnym z przypadków nie występuje nakładanie się stref naprężeń więc nie trzeba jej
uwzględniać przy obliczaniu nośności pali.

a) pal pionowy

G

p

=9.8⋅0.126⋅25=30.97 kN

Q

=299.34 kN

N

t

=414.16 kN

G

p

Q≤m⋅N

30.97

299.340.9⋅414.16

330.31 kN

372.74 kN

Warunek jest spełniony. Nie nastąpi uplastycznienie gruntu pod palem i nie będzie ten grunt
wypierany.

b) pal kozłowy wciskany

G

p

=9.94⋅0.126⋅25=31.31 kN

Q

=308.06 kN

N

t

=415.21 kN

G

p

Q≤m⋅N

31.31

308.060.9⋅415.21

339.37 kN

373.69 kN

Warunek jest spełniony. Nie nastąpi uplastycznienie gruntu pod palem i nie będzie ten grunt
wypierany.

c) pal kozłowy wyciągany

G

p

=11.96⋅0.126⋅25=37.67 kN

Q

=65.19 kN

N

w

=72.22 kN

Ciężar własny pala w tym wypadku utrzymuje go w gruncie.

­G

p

Q≤m⋅N

­37.6765.190.9⋅72.22
27.52 kN

65 kN

Warunek jest spełniony. Nie zostanie przekroczony stan graniczny nośności. 2 warunki (pale
wciskane) zostały spełnione z niedużym przewymiarowaniem (rzędu 10%). Pal wyciągany jest
znacząco przewymiarowany (ponad 100%). Jednak nie można zmniejszyć już średnicy pala (jest
minimalna) ani nie można zmniejszyć zagłębienia pala (jest minimalna). Można zmienić kąt
nachylenia pala w gruncie co jednak bardzo negatywnie wpłynie na zbieżność wartości sił
przypadających na pale wciskane.
Uważam więc, że pale zostały zaprojektowane prawidłowo.