background image

 

1

NORMY:

• PN-86/B-02480

 Grunty budowlane. Określenia 

symbole, podział i opis gruntów.

• 

PN-88/B-04481

 

Grunty budowlane. Badania 

próbek gruntów.

• 

PN-81/B-03020

 Posadowienie bezpośrednie 

budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.
• 

PN-83/B-03010

 Ściany oporowe. Obliczenia 

statyczne i projektowanie.
• 

PN-83/B-02482

 Nośność pali i fundamentów 

palowych.
 

LITERATURA:

Z. WIŁUN.   ZARYS GEOTECHNIKI.   Warszawa WKŁ.

background image

w-1

2

GEOTECHNIKA

• Nauka o pracy i badaniach ośrodka 

gruntowego dla celów projektowania 
i wykonawstwa budowli ziemnych i 
podziemnych, fundamentów 
budynków i nawierzchni drogowych 
[Z.Wiłun – 1976]

background image

 

3

W skład geotechniki 

wchodzą

• Gruntoznawstwo inżynieryjne
• Mechanika gruntów i 

fundamentowanie

• oraz pośrednio: geologia, chemia 

fizyczna, mechanika budowli, teoria 
sprężystości i plastyczności, reologia 
i inne

background image

 

4

GRUNTOZNAWSTWO

• Zajmuje się badaniem fizycznych i 

mechanicznych właściwości gruntów 
w zależności od ich składu 
mineralnego, gazowego, chemizmu 
wód porowych, własności fizyko-
chemicznych, magnetycznych oraz 
rodzaju struktury i tekstury, 
wynikających z genezy oraz 
przemian posedymentacyjnych.

background image

 

5

Mechanika gruntów

• Zajmuje się badaniem zmian stanu 

naprężeń i odkształceń podłoża 
gruntowego pod wpływem 
działających obciążeń (budynki, 
obiekty inżynierskie, budowle ziemne 
i podziemne itp.)

background image

 

6

INŻYNIER

• zajmujący się projektowaniem lub wykonaniem 

na budowie jakiegokolwiek obiektu 

budownictwa  przemysłowego, komunalnego, 

komunikacyjnego, wodnego lub innego ma do 

czynienia z  

g r u n t a m i

 , czy to w postaci 

podłoża dla posadowienia budowli, czy 

tworzywa, z którego wykonana ma być 

budowla, albo też środowiska, w którym będą 

wykonywane roboty. 

• Znajomość gruntoznawstwa i mechaniki 

gruntów

 jest niezbędna do rozwiązywania 

wszystkich problemów związanych z gruntami 

w fazie projektowania i w czasie budowy. 

background image

 

7

GRUNT BUDOWLANY

•Część skorupy ziemskiej 

mogąca współdziałać z 
obiektem budowlanym, 
stanowiąca jego element lub 
służąca jaka tworzywo do 
wykonywania z niego budowli 
ziemnych ( PN-86/B-02480)

background image

 

8

GENEZA (pochodzenie) 

GRUNTÓW

• Obecna budowa skorupy ziemskiej 

(litosfery) jest wynikiem wielu procesów 

 geologicznych.

• Procesy na powierzchni kuli ziemskiej – 

utwory osadowe

 – piaskowce, wapienie, 

dolomity, margle, zlepieńce, gipsy, 

węgiel kamienny, sól kamienna oraz 

grunty.

• Grunty powstały na skutek wietrzenia i 

erozji skał.

background image

 

9

BUDOWA GRUNTÓW

• Podstawową cechą gruntów jest 

rozdrobnienie

 (dyspersja) masy 

mineralnej.

• Grunt jest:

1.

Porowaty,

2.

Ośrodkiem trójskładnikowym,

3.

Ośrodkiem o słabych lub 
nieistniejących wewnętrznych więziach 
cząstek.

background image

 

10

SKŁADNIKI GRUNTU

• Szkielet mineralny – faza stała,
• Woda w porach gruntowych – faza 

ciekła,

• Gazy w porach i wodzie – faza gazowa. 

powietrze

woda

cząstki mineralne

background image

 

11

SZKIELET GRUNTOWY

• okruchy skalne o zróżnicowanym składzie 

mineralnym, kształtach i wymiarach,

• ziarna d ≥ 0,05 mm
• cząstki d < 0,05 mm

• cząstki

 

d < 0,002 mm – minerały iłowe: 

kaolinitowe

 – nasiąkliwość wodą ok. 90%,

   

montmorylonitowe

 – nw = 300÷700%,

illitowe

 – nasiąkliwość pośrednia 

background image

 

12

WODA W GRUNCIE

1. Wchodząca w skład minerałów – 

krystaliczna i chemicznie związana.

2. Związana z powierzchnią cząstek 

mineralnych – higroskopowa, błonkowa.

3. Kapilarna

 – zawieszona, stykowa, 

kapilarność czynna i bierna  

h

kb 

> h

kc

4. Grawitacyjna

 – swobodna, naporowa, 

     w spoczynku, w ruchu

background image

w-1

13

FAZA GAZOWA

• Głównie powietrze i para wodna.
• Grunt powietrzno suchy – pory 

gruntowe wypełnione tylko gazami.

• Gdy pory gruntowe wypełnione są 

gazami i wodą to model mechaniczny 
ośrodka gruntowego jest bardzo 
skomplikowany.

background image

w-2

14

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

• UZIARNIENIE

 (skład granulometryczny)

• frakcje:
 Kamienista (f

k

)d > 40 mm

 Żwirowa (f

ż

)

40 ≥

d > 2 mm

 Piaskowa (f

p

)     2 ≥

d > 0,05 mm

 Pyłowa ( f

)

     0,05 ≥ d > 0,002 mm

 Iłowa (f

i

)  d ≤ 0,002 mm

background image

 

15

UZIARNIENIE GRUNTU

• Analiza sitowa 

 

żwiry i piaski d > 0,07 (0,06) 

mm

• Analiza areometryczna 

– grunty spoiste, także 

piasek pylasty d < 0,05 mm 

• Wykres uziarnienia:

1.

Procentowa zawartość poszczególnych frakcji

2.

Wskaźnik uziarnienia (A. Hazen) u = d

60

 / d

10

   u ≤ 5   grunt równoziarnisty (np. piaski, lessy)
5 < u ≤ 15  grunt różnoziarnisty (np. gliny 

holoceńskie)
      u > 15  bardzo różnoziarnisty ( np. pospółki, gliny  

                                    zwałowe) 

background image

 

16

PODSTAWOWE CECHY 

FIZYCZNE

1. WIGOTNOŚĆ  

w = m

w

 / m

s

 x 100 [%]

2. GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA

ς = m

 

/ V

   [g / cm

3

]

ciężar objętościowy γ = ς ∙ g   g ≈ 9,81 m/s

2

  

[kN/m

3

]

3. GĘSTOŚĆ WŁAŚCIWA

ς

s

 = m

/ V

s

  [g / cm

3

]

 ciężar właściwy   γ

s

 = ς

∙ g

background image

 

17

INNE CECHY FIZYCZNE

• Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego
    

ς

= m

/ V

   ς

= 100∙ς : (100+w)

• Porowatość  

n = V

/ V

n = (ς

s

- ς

) : ς

s

• Wskaźnik porowatości  

e =

 

V

/ V

s   

e = n : (1 – n)

• Stopień zagęszczenia

  I

= (e

max

-e)

 

: (e

max

-e

min

)

background image

 

18

STANY ZAGĘSZCZENIA 

luźny (ln)  

                           I

D

 ≤ 

0,33
średnio zagęszczony 0,33 < I

D

 ≤ 

0,67
zagęszczony              0,67 < I

D

 ≤ 

0,80
bardzo zagęszczony              I

D

 > 

0,80

background image

 

19

STANY ZAWILGOCENIA

• WILGOTNOŚĆ CAŁKOWITA 

(pory gruntu całkowicie wypełnione wodą)

w

= e∙ς

: ς

s  

lub

  

w

= e∙γ

: γ

s

• Stopień wilgotności    S

r

 = w : w

r

 

   

0 ≤ S

≤ 0,4   stan suchy lub mało 

wilgotny
0,4 < S

≤ 0,8   stan wilgotny

0,8 < S

≤ 1,0   stan mokry 

background image

 

20

WPŁYW WODY

 

na ciężar 

objętościowy

• Przy całkowitym nasyceniu porów

γ

sr = 

γ

+ n∙ γ

w

• Z uwzględnieniem

 

wyporu

 

wody

γ’ = γ

sr 

– γ

w    

lub

     

γ’ = (1-n)∙(γ

– γ

w

)

W praktyce

 dla gruntów spoistych, które 

mają pory całkowicie wypełnione wodą
 

γ’ = γ

sr 

– 9,81 [kN/m

3

]

background image

 

21

Konsystencje i stany gruntów 

spoistych

• Konsystencje

zwarta     
plastyczna     
płynna

• Granice konsystencji 

(wg Atterberga):

płynności ( w

L

)

plastyczności ( w

p

 )

skurczalności ( w

s

)

background image

 

22

STANY 

GRUNTÓW SPOISTYCH

• Stopień plastyczności

  

I

L

= (w-w

p

) : ( w

L

-w

p

)

• Stan zwarty (zw)        I

L

 < 0     w ≤ w

s

• Półzwarty (pzw)

 I

L

 ≤ 0      w

s

< w ≤ w

p

• Twardoplastyczny (tpl)        0 < I

L

 ≤ 0,25 

• Plastyczny (pl)

      0,25 < I

L

 ≤ 0,50 

• Miękkoplastyczny (mpl)  0,50 < I

L

 ≤ 1,0 

• Płynny          I

L

 > 1,0 

background image

 

23

WSKAŹNIK 

PLASTYCZNOŚCI

I

= w

- w

p

 

• grunty niespoiste

                I

p

 ≤ 1%

• mało spoiste

           1< I

p

 ≤ 10%

• średnio spoiste  10 < I

p

 ≤ 20%

• zwięzło spoiste  20 < I

p

 ≤ 30%

• bardzo spoiste          I

p

 > 30%

background image

 

24

ZAGĘSZCZALNOŚĆ GRUNTÓW

• Zdolność do uzyskiwania 

maksymalnych gęstości 
objętościowych szkieletu gruntowego 

d

) w zależności od sposobu użytej 

energii zagęszczenia (E

z

), rodzaju 

gruntu i jego wilgotności.

• Wilgotność optymalna ( w

opt

przy 

której ubijany grunt uzyskuje 
największe zagęszczenie 

ds

)

 lub (γ

ds

)

background image

w-2

25

WSKAŹNIK ZAGĘSZCZENIA

I

= ς

ds

    

lub   

I

= γ

ds 

ς

d

 – gęstość objętościowa szkieletu gruntu 

wbudowanego

  

w nasypie

ς

ds

 

 

maksymalna gęstość objętościowa 

szkieletu gruntu po jego zagęszczeniu przy 
wilgotności optymalnej

• Minimalna wartość    

I

≥ 0,95

background image

w-3

26

KLASYFIKACJA GRUNTÓW

1. Grunty rodzime:

a) 

skaliste

: twarde (ST)

 

R

c

>5 MN/m

2

           

miękkie (SM) 

R

c

≤5 MN/m

2

b) 

nieskaliste mineralne

:

Kamieniste

 (

d

50

>40 mm

KW,  KWg,  KR,  KRg,  KO

Gruboziarniste

 (

d

50

≤40 mm oraz d

90

>2mm

Ż,  Żg (f

k

+f

ż 

> 50%)  

Po,  Pog

 (50% ≥ f

k

+f

ż 

> 10%)

 

background image

 

27

Grunty drobnoziarniste 

(d

90

≤2mm)

• niespoiste 

(I

p

≤1%):

P

r

 (d

50 

> 0,5 mm)

P

s

 (0,5mm ≥ d

50 

> 0,25 mm)

P

d

 (d

50 

≤ 0,25 mm)

P

(d

50 

≤ 0,25 mm oraz f

10÷30%)

background image

 

28

Grunty spoiste:

• mało spoiste:    

P

g

 

p  



(1%<I

p

≤10%)

• średnio spoiste:

G

p   

G  

G



(10%<I

p

≤20%)

• zwięzło spoiste:

G

pz 

G

z

 

G

z



(20%<I

p

≤30%)

• bardzo spoiste:  

I

p     

I    I

              

(I

p

>30%)

background image

 

29

Grunty organiczne

  

(I

om

>2%)

• próchniczne:  

H(G), H(P

d

)

   

(2% < I

om 

≤ 

5%)

• namuły:  

Nmg, Nmp

      

       (5% < I

om 

≤ 

30%)

• gytie:  

G

y

     

(>5% CaCO

3

)    

i  

(5% < I

om 

≤ 

30%)

• torfy:   

T

      

   (I

om 

> 30%)

• węgle brunatne 

WB

 i kamienne 

WK

background image

 

30

Grunty nasypowe

• Nasyp budowlany nB – jego rodzaj i 

stan odpowiadają wymaganiom 
budowli ziemnych lub podłoża pod 
budowlę

• Nasyp nie budowlany 

(niekontrolowany) nN – grunt 
antropogeniczny powstaly w wyniku 
działalności człowieka np. w 
wysypiskach, zwałowiskach itp.

background image

 

31

RUCH WODY W GRUNCIE

• woda

 w gruncie (w ruchu lub spoczynku) 

wywiera znaczny wpływ na jego własności 

fizyczne i mechaniczne. Oddziaływuje 

również mechanicznie na szkielet gruntowy.

• Ciśnienie wody

 w porach gruntu:

1. Hydrostatyczne

 (u=γ

w

∙h) jednakowe we 

wszystkich kierunkach ( wg prawa Pascala)- 

nie powoduje zmian porowatości gruntu 

(nie przemieszcza ziaren i cząstek 

szkieletu) – 

ciśnienie obojętne.

2. Ciśnienie efektywne

 (czynne) wywołuje 

zmiany porowatości gruntu  

background image

 

32

Wypór wody w gruncie

• Na szkielet gruntowy poniżej 

zwg 

działa 

ciśnienie hydrostatyczne wypierające ziarna i 
cząstki gruntu z godnie z prawem 
Archimedesa. W obliczeniach uwzględniamy 
wypór wody: 
γ’ = γ

sr 

– γ

w    

lub

     

γ’ = (1-n)∙(γ

– γ

w

)

• Jeżeli dno wykopu w gruncie spoistym znajduje 

się poniżej 

zwg, 

to należy sprawdzić czy siły 

wyporu spowodują

 

podnoszenie 

nieprzepuszczalnej warstwy gruntu (rys.1 i 2).

background image

 

33

Wodoprzepuszczalność

 

(filtracja)

• Jest to zdolność gruntu do przepuszczania 

wody siecią kanalików, utworzonych z 
jego porów.

• Filtracja

 to ruch wody gruntowej spowodo-

wany różnicą naporów (poziomów) wody.

• Spadek hydrauliczny   i = Δh : l

gdzie: Δh = h

– h

2   

różnica naporów (poziomów)

– droga przepływu

background image

 

34

Prawo Darcy’ego

• Prawo filtracji laminarnej (Darcy 1856r.)

              q = k ∙ i ∙A 

q – przepływ filtracyjny [m

3

/s]

k – stała Darcy’ego tzw. współczynnik 

filtracji

i – spadek (gradient) hydrauliczny

A – powierzchnia przekroju  [m

2

]

 

• Ilość wody (Q) przepływającej w czasie 

(t) przez wycinek gruntu o powierzchni 

(A) do wykopu:
Q = k ∙ i ∙ A ∙ t 

background image

 

35

Współczynnik filtracji (k)

• Stała k

 jest wielkością charakterystyczną 

dla danego ośrodka gruntowego, zależy 

od porowatości gruntu, jego uziarnienia i 

temperatury przepływającej wody.

• Współczynnik filtracji

 można wyznaczyć:

- na podstawie uziarnienia i porowatości,

     - badaniami laboratoryjnymi, 

- badaniami polowymi (najlepiej).

 

background image

 

36

Wzory empiryczne (k)

• wzór Hazena:   k

10 

= c ∙ (d

10

)

2   

[cm/s]

dla piasków:  U≤5  d

10

=0,1÷3,0 mm

współczynnik doświadczalny:   c=1,39   dla U=1;

         c=0.925  dla U=2÷4;  c=0,463 dla U≈5

• wzór amerykański wg USBSC:

k = 0,0036 ∙ (d

20

)

2,3    

[m/s]

background image

 

37

Ciśnienie filtracyjne 

(spływowe)

• Siły filtracyjne zgodne z kierunkiem filtracji 

odniesione do jednostki objętości gruntu

 p

s

 

P

s

:V  

p

s

= γ

w

 ∙ i

• Ciężar objętościowy gruntu z uwzględnieniem 

ciśnienia spływowego:

γ” = γ’ + p

s

γ’ - ciężar obj. gruntu pod wodą
znak „+” dla przepływu wody w dół
znak „-” dla przepływu wody do góry

• krytyczne

 ciśnienie spływowe → p

s

=γ’  →  γ”=0 

background image

w-3

38

Zjawiska szczególne

• Kurzawka

 – upłynnienie gruntu – piaski 

drobne i pylaste w stanie luźnym 

(i

kr

≈1,0).

• Wyparcie gruntu

 – przemieszczenie 

gruntu poziome, pionowe lub ukośne w 

pewnym obszarze.

• Sufozja

 – przepływająca woda przenosi 

cząstki gruntu poza pewien obszar. 
Woda posiada prędkość krytyczną 
(wg Sichardta V

kr

=√ k  : 15 )

background image

w-4

39

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE

• Cechy, które określają pod 

względem ilościowym i jakościowym 
zachowanie ośrodka gruntowego w 
procesie obciążenia i odciążenia

• Podstawowe właściwości 

mechaniczne:

1. Odkształcalność → ściśliwość
2. Wytrzymałość na ścinanie

background image

 

40

ŚCIŚLIWOŚĆ GRUNTÓW

• Jest to zdolność gruntu do zmniejszenia 

objętości pod wpływem obciążenia.

• Ściśliwość 

gruntów suchych

 związana 

jest głównie z zagęszczeniem gruntu 

czyli 

zmniejszeniem jego porowatości

.

• Ściśliwość 

gruntów nawodnionych

 

związana jest z 

konsolidacją gruntu. 

• Grunty spoiste znacznie wolniej 

osiadają niż grunty niespoiste.

background image

 

41

BADANIE ŚCIŚLIWOŚCI 

GRUNTU

• Badania laboratoryjne – 

edometr

aparat trójosiowego ściskania.

• Badania polowe (w terenie) – 

próbne 

obciążenia

, presjometr. 

• Wielokrotnie obciążany i odciążany 

grunt coraz bardziej nabiera cech 
ciała sprężystego.

background image

 

42

EDOMETR

• Próbka gruntu znajduje się w sztywnym 

pierścieniu (h=20 mm, d=65 mm).

• Obciążenie osiowe (Q) zwiększane bądź 

zmniejszane jest skokowo (12,5; 25; 50; 

100; 200; 400; 800 kPa).

• Zmiana wysokości próbki mierzona jest 

czujnikiem zegarowym (po 1,2,5,10,15,i 

30 min oraz po 1,2,4,19,i 24 godz.).

• Wykreśla się 

krzywe ściśliwości i krzywe 

konsolidacji gruntu.

background image

 

43

MODUŁ ŚCIŚLIWOŚCI

• Edometryczny moduł ściśliwości:

M

i

 = (Δσ

∙h

i

) : Δ h

i

gdzie:

  

Δσ

i

 

 

przyrost naprężenia

     Δ h

– osiadanie próbki

               

h

– wysokość próbki przed zmianą 

       obciążenia

• Moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej

»  M

o

 ≤ M

background image

 

44

MODUŁ ODKSZTAŁCENIA

• Przy możliwej bocznej rozszerzalności:

E

= δ ∙ M

0

»        E

0

 < M

o

 δ=0,57÷0,90

• Naprężenia poziome w próbce gruntu 

w edometrze:
σ

x

 = σ

= K

0

 ∙ σ

z

 

Gdzie: K

= μ : (1-μ) – współczynnik rozporu 

bocznego      dla   μ=0,20÷0,40 → K

0

=0,25÷0,67

background image

w-4

45

GRUNTY MAKROPOROWATE

• Lessy

 – wykazują po nawodnieniu 

dodatkowe osiadanie spowodowane 

załamaniem struktury.

• Wskaźnik osiadania zapadowego:

» 

i

mp

 = (h’ – h”) : h

o

h’ – wysokość próbki nienaruszonej,
h” - wysokość próbki po nasyceniu wodą,
h

o

 - wysokość próbki przy naprężeniu  

pierwotnym

i

mp 

≤ 0,02 – grunty o strukturze trwałej  

(niezapadowe)

background image

w-5

46

WYTRZYMAŁOŚĆ GRUNTU

• Zniszczenie próby gruntu następuje po 

przekroczeniu 

granicznego oporu ścinania

• Opór tarcia między cząstkami i ziarnami 

oraz opór spójności (kohezja) wskutek sił 

przyciągania cząstek szkieletu.

• Hipoteza Coulomba

 (1773) – naprężenie 

styczne w stanie równowagi granicznej 

równe jest granicznemu oporowi ścinania, 

wprost proporcjonalnemu do naprężenia 

normalnego do płaszczyzny ścięcia. 

background image

 

47

Według Coulomba 

• Grunt niespoisty

τ

= σ

n

∙tg

Φ

• Grunt spoisty

τ

= σ

n

∙tg

Φ

 + 

c

• Grunt idealnie plastyczny τ

= c

gdzie: 

Φ

 – kąt tarcia wewnętrznego

    

tg

Φ 

– współczynnik tarcia wewnętrznego

       

c

  - 

 

spójność (kohezja)

      σ

 

naprężenie

 

normalne ( ┴ )

• Rysunek → proste graniczne Coulomba

background image

 

48

Terzaghi - Hvorslev (1937)

• Wytrzymałość gruntu spoistego na ścinanie 

składa się z oporu właściwego tarcia 

wewnętrznego i z oporu spójności właściwej 

(kohezji): 

                    τ

σ

tg

Φ

 + 

c

gdzie: 

Φ

 – właściwy kąt tarcia wewnętrznego

  

c

 - 

 

opór

 

spójności właściwej

          

σ

 -  efektywne naprężenie normalne

          σ

n

-u   

gdzie u → ciśnienie wody                

              w porach gruntu (obojętne)

background image

 

49

Wyznaczanie Φ, c

• Badania laboratoryjne:
1. Aparat bezpośredniego ścinania 

(AB).

2. Aparat trójosiowego ściskania (AT).
3. Aparaty uniwersalne i 

wielkowymiarowe.

background image

 

50

Uwagi dla celów 

praktycznych

• Grunty spoiste obciążane

 powoli

 

wykazują większy opór przy ścinaniu 

(wzrost naprężeń efektywnych w 

szkielecie gruntowym → wzrost Φ;c).

• Grunty spoiste obciążane

 

szybko

 bez 

możliwości konsolidacji wykazują 

mniejszy opór przy ścinaniu (naprężenia 

efektywne rosną wolniej od naprężeń 

całkowitych)

• Doraźny i trwały opór ścinania → rysunek

background image

 

51

Naprężenia w ośrodku 

gruntowym

• Półprzestrzeń gruntowa

 - ograniczona 

jest od góry płaszczyzną poziomą 
(powierzchnia terenu) i rozciąga się 
nieskończenie głęboko i szeroko.

• Zasada superpozycji

 - naprężenie od 

kilku sił Q w dowolnym punkcie M 
wyznacza się jako sumę naprężeń 
powstałych od działania każdej z sił 
osobno.

background image

 

52

Obciążenie siłą skupioną

• Rozwiązanie 

BOUSSINESQA

 - siła 

pionowa przyłożona do płaszczyzny 
granicznej.

• Rozwiązanie  

CERRUTIEGO

 - dla 

zewnętrznej siły poziomej.

• Rozwiązanie 

MINDLINA

 - dla siły 

pionowej lub poziomej przyłożonej 
wewnątrz półprzestrzeni. 

background image

 

53

Rozwiązanie BOUSSINESQA

• Naprężenie w gruncie na głębokości 

(z) od pionowej siły skupionej (Q) w 
układzie współrzędnych walcowych:

»    σ

= (Q ∙ c

) : z

2

    gdzie: C

z

 - współczynnik z nomogramu 

   (rysunek - „cebula naprężeń”)

» Dla obciążenia ciągłego:

         

σ

= (Q : z

2

) ∙ ∑ c

zi

background image

 

54

Rozkład naprężeń 

pionowych

background image

 

55

Wyznaczanie naprężeń

• Metoda punktów narożnych

 

(Steinbrenner 

1936)

σ

zn

 = q ∙ η

n

   

n

=0,25 dla z:B=0)

gdzie: q - obciążenie równomiernie rozłożone

 η

- współczynnik z nomogramu

 (L:B, z:B)

•  

Metoda punktów środkowych

 

(Newmark, 

Polszin)

σ

z

 = q ∙ η

o

       

o

=1,0 dla z:B=0)

background image

 

56

Współczynnik zanikania 

naprężeń

background image

w-5

57

Naprężenia pierwotne 

(bytowe - Kisiel 1982)

• W obliczeniach należy uwzględniać 

obciążenie własnym 

ciężarem gruntu

• naprężenia pionowe:

»    σ

уz 

= ∑ у

∙ h

i

• naprężenia poziome:

»   σ

уx 

= σ

уy 

= K

∙  

σ

уz 

        

gdzie: K

o

 - współczynnik rozporu bocznego 

background image

w-6

58

Rozkład naprężeń pod 

budowlą

• Naprężenie całkowite w gruncie jest 

sumą naprężenia pierwotnego i 
naprężenia od obciążenia 
zewnętrznego

   

σ

zt

= σ

zу 

+ σ

zq

• Naprężenie wtórne →  

σ

zs

• Naprężenie dodatkowe → σ

zq

background image

 

59

Stany podłoża pod 

fundamentem

background image

 

60

Strefa aktywna podłoża

background image

w-6

61

Naprężenia pod sztywnym 

fundamentem kołowym

background image

w-7

62

Zależność osiadań od 

obciążenia

background image

 

63

Fazy odkształceń podłoża pod fundamentem

background image

 

64

Projektowanie wg PN-81/B-

03020

• Dopuszczalne obciążenie gruntu

 w poziomie 

posadowienia nie powinno przekraczać granicy 
proporcjonalności q

prop.

q

dop

≤ q

prop

 = q

gr

 : n       → n = 2÷3

• Średnie osiadanie

 fundamentów budowli

[s

śr

] ≤ [s

śr

]

dop

→ s

śr

=∑s

i

∙F

i

 : ∑F

i

 

s

i

 - osiadanie poszczególnych fundamentów

F

i

 - pola podstaw tych fundamentów

• Różnica osiadań fundamentów 

[Δs:l] ≤ [Δs:l]

dop

background image

 

65

Dopuszczalne wartości 

odkształceń

wg PN-81/B-03020

background image

 

66

Osiadanie fundamentu

background image

 

67

Strefy uplastycznienia 

gruntu

background image

 

68

Stan graniczny wg 

Terzaghiego

background image

 

69

Obciążenie graniczne 

Terzaghi - Schultze (1967)

background image

 

70

Obszar stanu granicznego

background image

w-7

71

I stan graniczny (nośności)

Q

r

 ≤ m ∙ Q

f

Q

r

 

- obciążenie obliczeniowe

m

 - współczynnik korekcyjny

Q

- obliczeniowy opór graniczny podłoża

• W prostych przypadkach

 - obciążenie osiowe, 

podłoże jednorodne do głębokości 2B

background image

 

72

Obciążenie mimośrodowe

background image

 

73

Opór graniczny podłoża 

gruntowego

background image

 

74

Rozkład naprężeń w poziomie 

posadowienia

background image

 

75

Rozkład obciążeń w podstawie 

fundamentu

• według PN-81/B-03020

background image

 

76

I stan graniczny (nośności) - gdy e

≤ 0,035 

B

background image

 

77

Współczynniki nośności

background image

 

78

Podłoże warstwowane

background image

w-8

79

II stan graniczny - osiadania 

• Osiadanie

 - pionowe 

przemieszczenie fundamentu w 
skutek odkształceń obciążonego 
podłoża gruntowego

• Dwie metody obliczeń:

1.

Metoda odkształceń jednoosiowych (M

M).

2.

Metoda odkształceń trójosiowych podłoża 
gruntowego (E

o

 i E).

  

background image

 

80

Bryła ściśliwego podłoża pod 

fundamentem

background image

 

81

Warstwa obliczeniowa

background image

 

82

Obliczanie osiadań

• Metoda odkształceń jednoosiowych 

(naprężeń)

background image

 

83

Osiadania całkowite i 

eksploatacyjne

• Do chwili zakończenia wznoszenia budowli 

zachodzi:

• 100%

 s

c

 - grunty niespoiste oraz spoiste w 

stanie półzwartym (I

L

≤0),

• 50%

 s

c

 - grunty spoiste (I

L

>0),

• 25%

 s

c

 - grunty organiczne

gdzie:

 s

c

 = s

+ s

ek

S

c

 - osiadania całkowite

S

- osiadania zakończone z końcem budowy

S

ek

 - osiadania eksploatacyjne (obciążenie użytkowe)

background image

w-8

84

Metoda odkształceń 

trójosiowych

• Osiadanie budowli o dużej sztywności 

na ciągłym fundamencie, np. kominy, 
silosy (dla λ = 0)

 

background image

w-9

85

Parcie i odpór gruntu

• Parcie geostatyczne 

(spoczynkowe)

 - grunt 

wywiera na nieruchomą, będącą w 
równowadze ścianę konstrukcji

• Parcie geodynamiczne

1. Czynne (aktywne) 

-

 

grunt wywiera na 

ścianę poddającą się jego naciskowi i 
odsuwającą się w stronę przeciwną od 
gruntu.

2. Bierne (odpór) 

- reakcja gruntu na nacisk 

ściany przesuwającej się ku gruntowi  

background image

 

86

Parcie i odpór gruntu

background image

 

87

PN-83/B-03010

Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i 

projektowanie

 

background image

 

88

Ściana pionowa, naziom poziomy, 

obciążony równomiernie

background image

 

89

Parcie gruntu niespoistego

background image

 

90

Ściana i naziom nachylone

background image

 

91

Współczynnik parcia

background image

 

92

Ściana pionowa, naziom poziomy, 

obciążony równomiernie

background image

 

93

Parcie gruntu spoistego

background image

 

94

Wypadkowa parcia

background image

 

95

Położenie wypadkowej 

parcia

background image

 

96

Wypadkowa parcia

background image

 

97

Ściana ze wspornikiem lub 

płytą odciążającą

background image

w-9

98

Stany graniczne nośności

1. Sprawdzenie 

nośności podłoża pod 

fundamentem

 ściany →

 

Q

≤ m ∙ Q

f

2. Sprawdzenie 

stateczności na obrót

  

       →   

M

or 

≤ m

o

 ∙ M

ur

            

m

= 0,8 - obciążenie naziomu q ≥ 10kPa

  m

= 0,9 - w pozostałych przypadkach

3. Sprawdzenie 

stateczności na przesunięcie

        

→  

Q

tr 

≤ m

t

 ∙ Q

tf

  

m

= 0,9 -

 

obciążenie naziomu q ≥ 10kPa

   m

= 0,95 - w pozostałych przypadkach

4. Sprawdzenie stateczności zbocza łącznie ze 

ścianą oporową

background image

w-10

99

Stateczność zboczy

• Osuwisko skarpy

 - 

obsunięcie gruntu wzdłuż 

krzywoliniowej powierzchni poślizgu

background image

 

100

Zsuw zbocza

• Zsuw

 

- obsunięcie górnej warstwy gruntu równolegle 

do powierzchni terenu. Powierzchnia poślizgu zbliżona 
kształtem do płaszczyzny

background image

 

101

Spływ zbocza

• Spływ

 

- stopniowe spełzanie nawodnionej masy 

gruntowej bez wyraźnej powierzchni poślizgu, np. spływ 
skarpy wiosną

background image

 

102

Sprawdzenie stateczności

• Obliczenie minimalnego 

współczynnika pewności i 
porównanie z wartością dopuszczalną 
dla danej metody.

  

F

min

 ≥ F

dop

background image

 

103

Stateczność zbocza gruntu 

niespoistego

background image

 

104

Stateczność skarp w gruntach 

spoistych

• Powierzchnie poślizgu: krzywoliniowe w 

gruntach jednorodnych, płaszczyzny łamane 

w gruntach niejednorodnych.

• Dla założonej powierzchni poślizgu określa 

się współczynnik pewności F jako stosunek 

sił utrzymujących do zsuwających. 

• Poszukuje się powierzchni poślizgu o 

najmniej-szym współczynniku pewności  

(F

min

 ≥ F

dop

).

• Skarpa jest w stanie równowagi granicznej 

gdy F

min

=1,0

background image

 

105

Metody sprawdzania 

stateczności skarp

• Na podstawie stanu granicznego 

ośrodka gruntowego.

• Na podstawie analizy warunków 

równowagi bryły osuwającej się 
wzdłuż powierzchni poślizgu t.z.w. 
metody „blokowe”

background image

 

106

Metoda Felleniusa

background image

 

107

Obliczenia współczynnika 

pewności

background image

 

108

F

min

 - sposób Trzaghiego

background image

 

109

Wpływ mrozu na grunty

• Wysadzinowość

 - zjawisko 

objętościowej deformacji gruntu 
narażonego na działanie mrozu

1. Grunt wysadzinowy
2. Ujemne temperatury utrzymują się 

dość długo

3. Ośrodek gruntowy bardzo wilgotny, 

ZWG dość płytko

background image

W-10

110

Tworzenie się wysadzin

background image

w-11

111

FUNDAMENTOWANIE

• Fundament - najniższa część konstrukcji 

przenosząca bezpiecznie obciążenia z 
budowli na podłoże gruntowe.

• Podstawowym kryterium podziału 

fundamentów jest głębokość 
posadowienia i sposób przenoszenia 
obciążeń na podłoże.

1. Fundamenty płytkie - bezpośrednie
2. Fundamenty głębokie - pośrednie

background image

 

112

FUNDAMENTY BEZPOŚREDNIE

• Przenoszą obciążenia z budowli na podłoże 

bezpośrednio przez podstawę fundamentu.

• Nie uwzględnia się współpracy podłoża 

gruntowego obok fundamentów (parcie 
czynne, odpór bierny, opór gruntu wzdłuż 
ścian bocznych fundamentu).

• Należą do nich: ławy, stopy, ruszty, płyty, 

skrzynie fundamentowe.

background image

 

113

Fundamenty głębokie - 

pośrednie

• Obciążenie z budowli przenosi się na 

podłoże za pośrednictwem dodatkowych 
elementów konstrukcyjnych.

• Przy wymiarowaniu uwzględnia się opór 

gruntu pod podstawą i wzdłuż pobocznicy 
fundamentu.

• Należą do nich: fundamenty na palach, na 

studniach opuszczanych, na kesonach, na 
ścianach szczelinowych lub w ściankach 
szczelnych.

background image

 

114

Wybór sposobu 

posadowienia

• Sposób posadowienia zależy od:
1. Warunków wodno-gruntowych.
2. Warunków techniczno-

ekonomicznych.

3. Rodzaju budowli.

background image

 

115

Rodzaje posadowień

background image

 

116

Posadowienie bezpośrednie i pośrednie

background image

 

117

Płyta i skrzynia żelbetowa

background image

w-12

118

Różne podłoża

background image

w-13

119

Nośność pala

background image

 

120

Wpływ średnicy na „q” i „h

c

background image

 

121

Zależność „t” od głębokości

background image

 

122

„q” i „t” w szczególnych 

warunkach

background image

 

123

Tarcie negatywne

background image

 

124

Strefy naprężeń 

w gruncie jednorodnym

background image

 

125

Strefy naprężeń 

w gruntach uwarstwionych

background image

w-13

126

Wartości kąta 

background image

ĆW.LABORAT.

127

Schemat edometru

background image

 

128

Nóż dwudzielny

background image

 

129

Wykres ściśliwości

background image

 

130

Krzywe konsolidacji

background image

 

131

Aparat AB - „skrzynkowy”

background image

 

132

Spójność i kąt tarcia 

wewnętrznego

background image

 

133

Średnie odchylenia

background image

 

134

Aparat AT - ”trójosiówka”

background image

 

135

AT- opracowanie wyników 

background image

 

136

Zamiana układu 

współrzędnych

background image

 

137

Zamiana układu 

współrzędnych


Document Outline