background image

Fundamenty bezpośrednie

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Ćwiczenia projektowe

mgr inż. Natalia Bejga
A – 2 p. 235 c
E – mail: 

natalia.bejga@put.poznan.pl

 

natalia-bejga@wp.pl

www.marbej.user.icpnet.pl

6.04.21

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Program zajęć

1. Posadowienie bezpośrednie obiektu budowlanego. 

2. Projektowanie posadowienia bezpośredniego według PN – 81/B – 03020 

Posadowienie bezpośrednie budowli

 I stan graniczny

 II stan graniczny

3. Projektowanie  posadowienia  bezpośredniego  według.  PN  –  EN  1997  – 

1:2008 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 1 Zasady ogólne.

 I stan graniczny

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Program zajęć

Ćwiczenie projektowe 

Projektowanie geotechniczne ławy i stopy fundamentowej

Założenia: 

 ława fundamentowa obciążona osiowo, stopa fundamentowa obciążona siłą 

pionową, siłą poziomą i momentem działającym wzdłuż dłuższego wymiaru 

stopy, 

 podłoże zbudowane z min. 2 – 3 warstw gruntów,

 obliczenia dla podłoża warstwowanego, 

 jeden poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej, działanie ciśnienia 

spływowego,

 obliczenia dla fazy projektu budowlanego.

background image

Rozkład zajęć

CP

CP

CP

2.03.2015

5A

ZO

7A

ZO

 

 

9.03.2015

5B

ZO

7B

ZO

6B

ZO

16.03.201

5

5A

I SG

7A

I SG

6A

ZO

23.03.201

5

5B

I SG

7B

I SG

6B

I SG

30.03.201

5

5A

I SG

7A

I SG

6A

I SG

6.04.2015

 

 

 

 

 

 

13.04.201

5

5B

I SG

7B

I SG

6A, 6B

I SG

20.04.201

5

5B

II SG

7B

II SG

6B

II SG

27.04.201

5

5A

II SG

7A

II SG

6A

IISG

4.05.2015

5B

EC 7

7B

EC 7

6B

EC7

11.05.201

5

5A

EC 7

7A

EC 7

6A

EC7

18.05.201

5

5B

PS

7B

PS

6B

PS

25.05.201

5

5A

PS

7A

PS

6A

PS

1.06.2015

5B

TO

7B

TO

6B

TO

8.06.2015

5A

TO

7A

TO

6A

TO

15.06.201

5

5

PTO

7

PTO

6

PTO

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Zasady zaliczenia ćwiczeń projektowych

1. Obecność na zajęciach. Dopuszczalne są 2 nieobecności. 

2. Nieobecność należy usprawiedliwić na pierwszych zajęciach następujących 

po nieobecności. 

3. Końcowy  stopień  z  przedmiotu  będzie  ustalony  pod  warunkiem 

zatwierdzenia  ćwiczenia  projektowego  oraz  uzyskania  oceny  pozytywnej  z 

kolokwium.

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Zasady realizacji ćwiczeń projektowych

1. Ostateczną wersję ćwiczenia projektowego należy przygotować:

 w postaci wydruku z edytora tekstu 

lub 

 w formie czytelnej i estetycznej pracy pisanej pismem odręcznym. 

2. Wszystkie  rysunki  powinny  być  wykonane  zgodnie  z  zasadami  rysunku 

technicznego, w odpowiedniej skali.

3. W obliczeniach konieczne jest pokazanie całego toku obliczeń, ze wzorami 

i  objaśnieniami,  podstawieniami  do  wzorów,  pokazaniem  wyników 

pośrednich  i  końcowych,  komentarzem  słownym  oraz  prawidłowym 

opisem wszystkich jednostek.

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Literatura podstawowa

1. Z.  Grabowski,  S.  Pisarczyk,  M.  Obrycki  „Fundamentowanie”  Oficyna 

Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

2. O.  Puła,  Cz.  Rybak,  W.  Sarniak  „Fundamentowanie.  Projektowanie 

posadowień” Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne.

3. M.  Obrycki,  S.  Pisarczyk  „Wybrane  zagadnienia  z  fundamentowania. 

Przykłady obliczeń” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

4. Z. Wiłun „Zarys geotechniki” Wydawnictwo Komunikacji i Łączności.

5. S.  Pisarczyk  „Geoinżynieria.  Metody  modyfikacji  podłoża  gruntowego” 

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Literatura uzupełniająca

1. J.  Jeż  „Gruntoznawstwo  budowlane”,  Wydawnictwo  Politechniki 

Poznańskiej.

2. W.  Kostrzewski  „Parametry  geotechniczne  gruntów  budowlanych  oraz 

metody ich oznaczania”, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.

3. S.  Pisarczyk  „Mechanika  gruntów”,  Oficyna  Wydawnicza  Politechniki 

Warszawskiej.

4. M.  Obrycki,  Stanisław  Pisarczyk  „Zbiór  zadań  z  mechaniki  gruntów”, 

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

background image

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Normy

1. PN-81/B-03020  Grunty  budowlane.  Posadowienie  bezpośrednie  budowli. 

Obliczenia statyczne i projektowanie.

2. PN  –  EN  1997-1  Eurokod  7.  Projektowanie  geotechniczne.  Część  1: 

Zasady ogólne.

3. PN-B-02481:1998  Geotechnika.  Terminologia  podstawowa,  symbole 

literowe i jednostki miar.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Podstawowe pojęcia (p. 1.3 PN)
Posadowienie  bezpośrednie  –  posadowienie  budowli  na  fundamentach 

przekazujących  obciążenie  na  podłoże  gruntowe  wyłącznie  przez 
powierzchnię podstawy.

Podłoże  gruntowe  –  strefa,  w  której  właściwości  gruntów  mają  wpływ  na 

projektowanie, wykonywanie i eksploatację budowli.

Parametry  geotechniczne  –  wielkości  określające  cechy  gruntów 

budowlanych.

Warstwa  geotechniczna  –  strefa  w  podłożu  gruntowym,  dla  której  ustala  się 

jednakowe wartości parametrów geotechnicznych.

Wartości charakterystyczne – średnie wartości ustalone na podstawie badań 

lub  podane  w  normach.  Symbole  charakterystycznych  wartości  parametrów 
geotechnicznych oznaczamy indeksem (n) u góry.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Wartości  obliczeniowe  –  wartości  uwzględniające  możliwe  odchylenia  od 

wartości charakterystycznych. W przypadku parametrów geotechnicznych 
uwzględniające niejednorodność gruntów oraz niedokładność ich badania. 
Symbole 

obliczeniowych 

wartości 

parametrów 

geotechnicznych 

oznaczamy indeksem (r) u góry.

Wartość  obliczeniową  obciążeń  ustala  się  przez  przemnożenie  wartości 

charakterystycznej  przez  współczynnik  obciążenia  

f

,  a  wartość 

obliczeniową  parametru  geotechnicznego  –  przez  przemnożenie  przez 
współczynnik materiałowy 

m

.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Stan  graniczny  –  stan  podłoża  gruntowego  lub  budowli  posadowionej  na  tym 

podłożu,  po  osiągnięciu  którego  uważa  się,  że  budowla  (lub  jej  element) 
zagraża bezpieczeństwu albo nie spełnia określonych wymagań użytkowych.

Stan  graniczny  naprężenia  w  podłożu  gruntowym  –  stan,  w  którym  w 

każdym  punkcie  danego  obszaru  występująca  naprężenia  styczne  równe 
wytrzymałości gruntu na ścinanie. 

Powierzchnia  poślizgu  –  powierzchnia,  na  której  w  każdym  jej  punkcie 

występują naprężenia styczne równe wytrzymałości gruntu na ścinanie.

Opór  graniczny  podłoża  gruntowego  –  opór  jaki  stawia  działającemu 

obciążeniu grunt w stanie granicznym.

Obliczeniowy  opór  graniczny  podłoża  gruntowego  –  wartość  oporu 

granicznego  podłoża  ustalona  dla  obliczeniowych  wartości  parametrów 
geotechnicznych.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Podłoże jednorodne – podłoże stanowiące jedną warstwę geotechniczną do 

głębokości  równej  co  najmniej  2B  (B  –  szerokość  największego 
fundamentu budowli) poniżej poziomu posadowienia.

Podłoże warstwowane – podłoże, w którym do głębokości równej 2B poniżej 

poziomu posadowienia występuje więcej niż jedna warstwa geotechniczna. 

Podstawowe oznaczenia (p. 1.4 PN)

 Cechy gruntów według p. 1.4.1 PN
 Obciążenia, naprężenia, przemieszczenia według p. 1.4.2 PN
 Cechy geometryczne według p. 1.4.3 PN
 Współczynniki według p. 1.4.4 PN
 Symbole dla gruntów niespoistych według p. 1.4.5 PN
 Symbole dla gruntów spoistych według p. 1.4.6 PN
 Inne oznaczenia według p. 1.47 PN

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Metody ustalania parametrów geotechnicznych (p. 3.2 PN)
Metoda  A  polega  na  bezpośrednim  oznaczaniu  wartości  parametru  za 

pomocą polowych lub laboratoryjnych badan gruntów.

Metoda  B  polega  na  oznaczaniu  wartości  parametru  na  podstawie 

ustalonych  zależności  korelacyjnych  miedzy  parametrami  fizycznymi  lub 
wytrzymałościowymi,  a  innym  parametrem  (np.  I

L

  lub  I

D

)  wyznaczany 

metodą A. 

Metoda  C  polega  na  przyjęciu  wartości  parametrów  określonych  na 

podstawie praktycznych doświadczeń budownictwa na innych podobnych 
terenach,  uzyskanych  dla  budowli  o  podobnej  konstrukcji  i  zbliżonych 
obciążeniach.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Metody ustalania parametrów geotechnicznych (p. 3.2 PN)
 Parametry geotechniczne należy ustalać metodą A w przypadku gdy:
 brak jest ustalonych zależności korelacyjnych między parametrami,
 w  najniekorzystniejszym  układzie  obciążeń  ich  składowa  pozioma  jest 

większa niż 10% składowej pionowej,

 budowla jest usytuowana na zboczu lub w jego pobliżu,
 obok budowli projektuje się wykopy lub dodatkowe obciążenie.
 W pozostałych przypadkach dopuszcza się stosowanie metody B lub C.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

Wartość  charakterystyczną  parametru  geotechnicznego  wyznaczanego 

metodą A należy obliczać według wzoru:

x

i

 – wyniki oznaczania danej cechy,

N – liczba oznaczeń.

Liczba  oznaczeń  każdej  cechy  gruntu,  w  każdej  warstwie  geotechnicznej 

powinna wynosić co najmniej 5.

Wartość  obliczeniową  parametru  geotechnicznego  należy  obliczać  według 

wzoru:

i

n

x

N

x

1

)

(

m

n

r

x

x

)

(

)

(

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.

m

  –  współczynnik  materiałowy  dla  parametru  oznaczanego  metodą  A 

obliczany według wzoru:

przyjmując  bardziej  niekorzystną  z  obliczonych  wartości,  przy  czym  nie 

należy przyjmować wartości 

m

 bliższych jedności niż 

m

 = 0,9 i 

m

 = 1,1. 

Współczynnik 

m

 dla parametru oznaczanego metodą B lub C wynosi 

m

 = 

0,9  lub  

m

  =  1,1  przy  czym  należy  przyjmować  wartość  bardziej 

niekorzystną.

2

1

2

)

(

1

1

1





n

i

n

m

x

x

N

x

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie obliczeniowych wielkości parametrów geotechnicznych 

gruntów w warstwach podłoża

1. Przelot warstwy

2. Rodzaj gruntu

3. Klasa genetyczna 

4. Parametry wiodące: I

D

I

L

5. Cechy fizyczne: , ’, ’’,   oraz 

s

 i w

n

6. Cechy mechaniczne: 

u

C

u

7. Współczynniki nośności: N

C

N

D

N

B

8. Charakterystyki odkształceniowe: M

0

, , M

Uwaga: W tabeli parametrów geotechnicznych należy uwzględnić wartości 

charakterystyczne i obliczeniowe.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Grupy gruntów spoistych (p. 1.4.6 PN)
A  –  grunty  spoiste  morenowe  skonsolidowane  (np.  gliny,  gliny  piaszczyste, 

piaski gliniaste w stanie półzwartym).

B  –  inne  grunty  spoiste  skonsolidowane  oraz  grunty  spoiste  morenowe 

nieskonsolidowane  (np.  pyły  i  gliny  pylaste  półzwarte,  gliny,  piaski 
gliniaste twardoplastyczne).

C  –  inne  grunty  spoiste  nieskonsolidowane  (np.  gliny  zwięzłe  i  gliny 

piaszczyste plastyczne).

D – iły, niezależnie od pochodzenia geologicznego.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Tablica 1.

Charakterystyczne wartości

gęstości właściwej,

wilgotności naturalnej,

gęstości objętościowej 

dla gruntów niespoistych

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Tablica 2.

Charakterystyczne wartości

gęstości właściwej,

wilgotności naturalnej,

gęstości objętościowej 

dla gruntów spoistych

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie wartości kąta tarcia 

wewnętrznego

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie wartości spójności

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie wartości współczynników nośności N

C

, N

D

, N

B

załącznik nr 1 tabl. Z1-1.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie wartości współczynników 

nośności N

C

, N

D

, N

B

załącznik nr 1 rys. Z1-1
załącznik nr 1 wzory Z1-3, Z1-4, Z1-5

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie  wartości  modułów  ściśliwości  pierwotnej  M

dla  gruntów 

niespoistych

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie  wartości  modułów  ściśliwości  pierwotnej  M

dla  gruntów 

spoistych

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Ustalenie wartości modułów ściśliwości wtórnej M

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Fundament – najniższa część budowli, bezpośrednio stykająca się z podłożem i 

przenosząca na podłoże w sposób bezpieczny ciężar własny budowli i 
wszelkie jej obciążenia. W sposób bezpieczny, to znaczy taki, aby podłoże pod 
ciężarem budowli nie wykazywało większych odkształceń, które mogłyby 
spowodować nadmierne lub nierównomierne osiadanie budowli.

Fundamentowanie obejmuje projektowanie i wykonawstwo fundamentów oraz 

robót fundamentowych w różnych warunkach gruntowo – wodnych.

Rys. Posadowienie fundamentu D – 

głębokość posadowienia, p.p.t.– 

pierwotny poziom terenu, 

p.p.f. –  poziom posadowienia fundamentu, 

D

min

 – odległość od poziomu 

posadowienia do najniższego 

naziomu, 

B –szerokość fundamentu, 

c – odsadzka.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Podział fundamentów z uwagi na:
a) głębokość posadowienia,
b) sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe, 
c) kształt,
d) stopień sztywności.
Ad. a) 
Fundamenty  płytkie
  opierają  się  bezpośrednio  na  warstwie  nośnej 

występującej  na  nieznacznej  głębokości.  Dla  takich  fundamentów  wykonuje 
się  wykop  otwarty  bez  specjalnych  umocnień.  Głębokość  posadowienia 
zazwyczaj nie przekracza 4 – 5 m. Stosowane wtedy, gdy podłoże wytrzymałe 
naturalne  występuje  płytko,  tuż  pod  powierzchnią  terenu,  w  warstwach  o 
dużej miąższości, lub gdy podłoże występujące jest sztucznie wzmocnione lub 
wymienione.

Fundamenty  głębokie  stosowane  są  gdy  warstwa  nośna  zalega  na  znacznej 

głębokości.  Często  konieczne  jest  zabezpieczenie  głębokiego  wykopu, 
obniżenie zwierciadła wody gruntowej.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Podział fundamentów z uwagi na:

a) głębokość posadowienia,

b) sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe, 

c) kształt,

d) stopień sztywności.
Ad. b)
Fundamenty  bezpośrednie  
przekazują  obciążenie  na  podłoże  gruntowe 

wyłącznie poprzez dolną powierzchnię zwaną podstawą. 

Fundamenty  pośrednie  przekazują  obciążenie  z  budowli  na  głębiej 

zalegające warstwy nośne poprzez dodatkowe elementy wprowadzone lub 
uformowane w gruncie w postaci np. pali, studni czy kesonów.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Podział fundamentów z uwagi na:

a) głębokość posadowienia,

b) sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe, 

c) kształt,

d) stopień sztywności.

Ad. c)
Ławy  fundamentowe
  stosowane  pod  ścianami  budynków  lub  szeregiem 

słupów.

Stopy  fundamentowe  stosowane  pod  słupami  pojedynczymi  lub 

podwójnymi.

Ruszty fundamentowe stanowiące układ wzajemnie przenikających się ław 

fundamentowych  o  sztywnych  połączeniach.  Słupy  oparte  na  ruszcie 
powinny  znajdować  się  na  skrzyżowaniach  ław  rusztu.  Stosowane  przy 
dużych obciążeniach.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Podział fundamentów z uwagi na:

a) głębokość posadowienia,

b) sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe, 

c) kształt,

d) stopień sztywności.
Ad. c)
Płyty  fundamentowe
  stanowiące  „odwrócony  strop”  (płyty  gładkie, 

żebrowe i grzybkowe). Stosowane przy dużych obciążeniach.

Skrzynie  fundamentowe  stanowiące  monolitycznie  połączone  ściany. 

Stosowane  pod  budynki  wywierające  bardzo  duże  obciążenia  oraz  gdy 
konieczne jest zapewnienie równomiernego osiadania.

Fundamenty masywne (blokowe) stosowane pod maszyny i urządzenia w 

obiektach przemysłowych.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Rys.  Przykłady  fundamentów  bezpośrednich  a)  stopa,  b)  ława,

 c) płyta, d) ruszt, e) skrzynia.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Podział fundamentów z uwagi na:

a) głębokość posadowienia,

b) sposób przekazywania obciążeń na podłoże gruntowe, 

c) kształt,

d) stopień sztywności.
Ad. d)
Fundamenty sztywne
 – na skutek działania obciążenia przemieszczają się 

jak  ciało  sztywne  i  nie  ulegają  odkształceniom,  które  spowodowałyby 
zmianę rozkładu oddziaływania podłoża.

Fundamenty  sprężyste  –  w  trakcie  przekazywania  obciążenia  na  podłoże 

ulegają  odkształceniu.  Wielkość  odkształceń  zależy  od  sztywności 
fundamentu i odkształcalności gruntów w podłożu.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Głębokość posadowienia (p. 2.2 PN)

Przy  ustalaniu  głębokości  posadowienia  należy  uwzględniać  następujące 

czynniki:

 głębokość występowania poszczególnych warstw geotechnicznych,
 wody gruntowe i  przewidywane zmiany ich stanów,
 występowanie gruntów pęczniejących, zapadowych, wysadzinowych,
 projektowaną  niweletę  powierzchni  terenu  w  sąsiedztwie  fundamentów, 

poziom posadzek pomieszczeń podziemnych,

 głębokość posadowienia sąsiednich budowli,
 umowną granicę przemarzania gruntów.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Głębokość posadowienia (p. 2.2 PN)

Głębokość posadowienia powinna spełniać następujące warunki:
 zagłębienie podstawy fundamentu w stosunku do powierzchni przyległego 

terenu  nie  powinno  być  mniejsze  nić  0,5  m.  Projektowanie  zagłębienia 
mniejszego niż 0,5 m wymaga uzasadnienia.

 w  gruntach  wysadzinowych  głębokość  posadowienia  nie  powinna  być 

mniejsza  od  umownej  głębokości  przemarzania  h

z

,  którą  należy 

przyjmować zgodnie z rys. 1 normy PN-81/B-03020 dla danej części kraju. 
Głębokość  przemarzania  należy  mierzyć  od  poziomu  projektowanego 
terenu  lub  posadzki  piwnic  w  nieogrzewanych  budynkach.  Do  gruntów 
wysadzinowych  zalicza  się  wszystkie  grunty  zawierające  więcej  niż  10% 
cząstek  o  średnicy  zastępczej  mniejszej  niż  0,02  mm  oraz  wszystkie 
grunty organiczne,

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary 

podstawy 

fundamentu 

(p. 2.3 PN)

Wymiary podstawy fundamentu należy ustalać 

z zachowaniem następujących warunków:

 rozkład 

obliczeniowego 

obciążenia 

jednostkowego  w  podstawie  fundamentu 
należy przyjmować liniowy według rysunku. 
Nie  wolno  uwzględniać  sił  rozciągających 
między  podłożem,  a  podstawą  fundamentu 
zgodnie z rysunkiem b),

 wypadkowa 

sił 

od 

obliczeniowego 

obciążenia 

stałego 

zmiennego 

długotrwałego nie powinna wychodzić poza 
rdzeń podstawy fundamentu,

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary 

podstawy 

fundamentu 

(p. 2.3 PN)

Wymiary podstawy fundamentu należy ustalać z 

zachowaniem następujących warunków:

 przy 

uwzględnieniu 

wszystkich 

obciążeń 

obliczeniowych 

dopuszcza 

się 

powstanie 

szczeliny 

między 

podłożem 

podstawą 

fundamentu,  wg  rys.,  której zasięg  C  nie  może 
być  większy  niż  połowa  odległości  C’  między 
prostą  przechodzącą 

równolegle  do  osi 

obojętnej przez środek ciężkości całej podstawy, 
a  skrajnym  punktem  podstawy  przeciwległym 
do punktu, w którym występuje  q

max

, zgodnie z 

rys.  b)  i  c).  Dla  fundamentów  o  podstawie 
prostokątnej, przy e

B

 ≠0, e

L

 = 0: C ≤ B/4,

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia 

konstrukcyjne 

do 

projektowania 

stóp 

ław 

fundamentowych

Stopy fundamentowe

Kształt przekroju
 prostokątny, gdy wymiary podstawy są mniejsze niż 1,5 m, przy wysokości 

30 – 80 cm,

 schodkowy, gdy wymiary podstawy są mniejsze niż 2,0 m, przy wysokości 

40 – 120 cm,

 trapezowy, gdy wymiary podstawy są większe niż 2,0 m.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia konstrukcyjne do projektowania stóp i ław fundamentowych

Stopy fundamentowe

Wysokość
 stopy betonowe

 stopy żelbetowe obciążone osiowo

sL

f

sB

f

a

L

h

a

B

h

75

,

0

,

75

,

0

s

h

f

 5

,

1

sL

f

sB

f

a

L

h

a

B

h

4

,

0

,

4

,

0

s

h

f

 8

,

0

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia konstrukcyjne do projektowania stóp i ław fundamentowych

Stopy fundamentowe

Wysokość
 stopy żelbetowe obciążone mimośrodowo

a

sB

, a

sL

 – wymiar słupa w płaszczyźnie wymiaru B, L (L > B),

s – szerokość odsadzki, s

min

 = 5 cm.

sL

f

sB

f

a

L

h

a

B

h

45

,

0

,

45

,

0

s

h

f

 9

,

0

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Rys. Stopy fundamentowe

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia 

konstrukcyjne 

do 

projektowania 

stóp 

ław 

fundamentowych

Ławy fundamentowe

Wysokość: h

fmin

 = 30 cm, w praktyce h

f

 = 50 cm.

Kształt przekroju: 
 przy wysokości ławy 30 - 60 cm przyjmuje się kształt prostokątny, 
 przy  wysokości  ławy  40  –  100  cm  przyjmuje  się  kształt  trapezowy, 

schodkowy.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Rys. Ławy fundamentowe

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Przebieg projektowania fundamentu bezpośredniego

1.

Przyjęcie schematu obliczeniowego podłoża.

2.

Ustalenie  głębokości  posadowienia.  Usytuowanie  fundamentu  w  rzucie  słupa, 
ściany lub obiektu.

3.

Wstępne  przyjęcie  wymiarów  podstawy  fundamentu  oraz  głębokości 
posadowienia.

4.

Sprawdzenie, czy spełnione są warunki stanu granicznego nośności podłoża.

5.

Sprawdzenie, czy spełnione są warunki stanu użytkowania obiektu.

6.

Wymiarowanie  elementów  konstrukcyjnych  fundamentu  obciążonych  odporem 
gruntu i obciążeniami przekazywanymi z budowli.

7.

Wykonanie  rysunków  konstrukcyjnych  ilustrujących  wymiary  fundamentu,  w 
przypadku fundamentu żelbetowego także zbrojenie.

8.

Opracowanie  opisu  technicznego  informującego  o  zastosowanej  metodzie 
obliczeń, założeniach konstrukcyjnych oraz sposobie i kolejności wykonawstwa.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Obliczenia statyczne
Posadowienie  budowli  należy  sprawdzać  ze  względu  na  możliwość 

wystąpienia dwóch stanów granicznych podłoża gruntowego fundamentów

 grupa stanów granicznych nośności podłoża gruntowego (I stan graniczny),
 grupa stanów granicznych użytkowania budowli (II stan graniczny).

W obliczeniach należy uwzględniać warunki występujące w stadium realizacji 

oraz w stadium eksploatacji budowli.

Schemat obliczeniowy podłoża
Na  podstawie  wyników  badań  i  charakterystyki  geologicznej  gruntów  należy 

podłoże  podzielić  na  warstwy  geotechniczne.  Dla  każdej  warstwy  należy 
ustalić  niezbędne  do  obliczeń  statycznych  wartości  parametrów 
geotechnicznych.  Zaleca  się  przyjmować  wydzielenia  geologiczne  jako 
podstawę podziału na warstwy geotechniczne.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanów granicznych nośności podłoża – I stan graniczny 

(p. 3.3 PN)

Sprawdzenie  I  stanu  granicznego  należy  wykonywać  dla  wszystkich 

przypadków posadowienia. 

Rodzaje I stanu granicznego są następujące:
 wypieranie podłoża przez pojedynczy fundament lub przez całą budowlę,
 usuwisko lub zsuw fundamentów lub podłoża wraz z budowlą,
 przesunięcie  w  poziomie  posadowienia  fundamentu  lub  w  głębszych 

warstwach podłoża.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanów granicznych nośności podłoża – I stan graniczny (p. 3.3 

PN)

Przy  sprawdzaniu  I  stanu  granicznego  wartość  obliczeniowa  działającego 

obciążenia Q

r

 [kN] powinna spełniać warunek

w którym:
Q

r

 – obliczeniowa wartość obciążenia przekazywanego przez fundament na podłoże 

gruntowe [kN],

m – współczynnik korekcyjny,
Q

–  obliczeniowy  opór  graniczny  podłoża  gruntowego,  przeciwdziałający 

obciążeniu Q

r

 [kN].

W obliczeniach obciążenia Q

r

 należy uwzględniać najniekorzystniejsze zestawienia oddziaływań 

budowli  od  obliczeniowego  obciążenia  stałego  i  zmiennego  oraz  obliczeniowe  wartości 
ciężaru  własnego  i  parcia  gruntu,  wyporu  i  ciśnienia  spływowego  wód  gruntowych, 
obciążenia  od  sąsiednich  fundamentów  i  budowli  oraz  odciążenia  spowodowanego 
wykopami w sąsiedztwie fundamentu, działanie wód gruntowych przy najniekorzystniejszym 
poziomie piezometrycznym

.

f

r

Q

m

Q

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanów granicznych nośności podłoża – I stan graniczny 

(p. 3.3 PN)

Współczynnik  korekcyjny  m  należy  przyjmować  w  zależności  od  metody 

obliczania Q

f

, równy

0,9 – gdy stosuje się rozwiązanie teorii granicznych stanów naprężeń, w tym 

również wzory podane w załączniku 1 normy PN-81/B-03020,

0,8 – gdy przyjmuje się kołowe linie poślizgu w gruncie,

0,7 – gdy stosuje się inne bardziej uproszczone metody obliczeń,

0,8 – przy obliczaniu oporu na przesunięcie w poziomie posadowienia lub w 

podłożu gruntowym.

Przy  stosowaniu  metody  B  lub  C  oznaczania  parametrów  geotechnicznych, 

wartość współczynnika m należy zmniejszyć, mnożąc przez 0,9

.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Podłoże jednorodne: dla przypadku fundamentu o podstawie prostokątnej, 

obciążonego  mimośrodowo  siłą  pionową  N

r 

oraz  siłą  poziomą  T

rB

 

działającą równolegle do krótszego boku podstawy B, posadowionego na 
podłożu jednorodnym do głębokości równej 2B poniżej poziomu podstawy 
jeśli  nie  zachodzi  przypadek c) lub  d)  punktu  3.3.6 normy  PN-81/B-0302 
(metoda A), warunek nośności przyjmuje postać:

gdzie:

N

r

 – obliczeniowa wartość pionowej składowej obciążenia [kN],

m – współczynnik korekcyjny,

fNB

r

Q

m

N

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Q

fNB

 – pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża 

gruntowego [kN], przy rozpatrywaniu wypierania w kierunku 
równoległym do boku B, wyznaczona według wzoru













B

r

B

B

D

r

D

D

c

r

u

C

fNB

i

B

g

N

L

B

i

D

g

N

L

B

i

c

N

L

B

L

B

Q

)

(

min

)

(

)

(

25

,

0

1

5

,

1

1

3

,

0

1

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

w którym
L, B – wymiary podstawy fundamentu, przy czym L  B [m],
Zredukowane wymiary podstawy fundamentu [m]:

e

B

, e

L

 – mimośrody działania obciążenia, odpowiednio w kierunku równoległym 

do szerokości B i długości L podstawy [m],

D

min

 – głębokość posadowienia, mierzona od najniższego  naziomu [m],

N

C

,  N

D

,  N

B

  –  współczynniki  nośności  zależne  od  obliczeniowej  wartości  kąta 

tarcia  wewnętrznego  gruntu  zalegającego  poniżej  poziomu  posadowienia, 
wyznaczane z nomogramów, wzorów lub tabeli,

u(r)

  –  obliczeniowa  wartość  kąta  tarcia  wewnętrznego  gruntu  zalegającego 

bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia [

o

],

B

L

e

B

B

e

L

L

2

;

2

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

w którym
c

u(r)

 – obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej 

poziomu posadowienia [kPa],

D(r)

  –  obliczeniowa  średnia  gęstość  objętościowa  gruntów  zalegających  obok 

fundamentu powyżej poziomu posadowienia [t·m

-3

],

B(r)

 – obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów zalegających poniżej 

poziomu  posadowienia  do  głębokości  z  =  B  [t·m

-3

]  (jeśli  podłoże  nie  jest 

jednorodne), 

g – przyspieszenie ziemskie g = 10 m·s

-2

i

C

,  i

D

,  i

B

  –  współczynniki  wpływu  nachylenia  wypadkowej  obliczeniowego 

obciążenia,  wyznaczone  w  zależności  od  kąta  nachylenia  wypadkowej 
obciążenia 

B

 i kąta tarcia wewnętrznego, wyznaczane z nomogramów.

Uwaga: W przypadku ław fundamentowych, gdy L > 5B współczynniki 

kształtu podstawy przyjmujemy równe 1. Wymiar zredukowany L 
przyjmujemy dla ław 1 m.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Kąt nachylenia wypadkowej obciążenia [

o

] wyznaczany jest z zależności

gdzie:

T

rB

 – siła pozioma działające równolegle 

do krótszego boku B podstawy 
fundamentu [kN], według rysunku.

r

rB

B

N

T

tg 

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Wyznaczanie współczynników wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia:

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

W  przypadku  gdy  fundament  jest  obciążony  również  siłą  poziomą  T

rL

działającą równolegle do dłuższego boku L podstawy fundamentu, należy 
dodatkowo sprawdzić, czy spełniony jest warunek:

Q

fNL

  –  pionowa  składowa  obliczeniowego  oporu  granicznego  podłoża 

gruntowego  [kN],  przy  rozpatrywaniu  wypierania  w  kierunku 
równoległym do boku L, wyznaczona według wzoru

fNL

r

Q

m

N













B

r

B

B

D

r

D

D

c

r

u

C

fNL

i

L

g

N

L

B

i

D

g

N

L

B

i

c

N

L

B

L

B

Q

)

(

min

)

(

)

(

25

,

0

1

5

,

1

1

3

,

0

1

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu  granicznego 

podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Pod  fundamentem  może  wystąpić  podłoże  uwarstwione  o  zróżnicowanych 

wartościach parametrów wytrzymałościowych. Z analizy wartości tych parametrów 
można wywnioskować, która warstwa jest „słaba” lub „mocna”. Częściej potrzebne 
jest obliczenie i porównanie wartości oporów granicznych dla obu warstw.

Rozróżnić można następujące przypadki uwarstwienia podłoża:

 warstwa  „słaba”  występuje  bezpośrednio  pod  fundamentem,  głębiej  zalega 

warstwa „mocna”.

 strop  warstwy  „słabej”  zalega  na  głębokości  h  <  2B  od  poziomu  posadowienia 

fundamentu.

W  przypadku  1.  warunek  stanu  granicznego  nośności  sprawdzić  należy  tylko  dla 

warstwy, która zalega bezpośrednio pod podstawą fundamentu, według wzorów jak 
dla  podłoża  jednorodnego,  przyjmując  do  obliczeń  parametry  geotechniczne 
gruntu w warstwie „słabej”. 

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Rozróżnić można następujące przypadki uwarstwienia podłoża:
 warstwa  „słaba”  występuje  bezpośrednio  pod  fundamentem,  głębiej 

zalega warstwa „mocna”.

 strop  warstwy  „słabej”  zalega  na  głębokości  h  <  2B  od  poziomu 

posadowienia fundamentu.

W przypadku 1. przy stosunkowo cienkiej warstwie „słabej” w  porównaniu z 

szerokością  fundamentu  B,  należy  rozważyć  możliwość  głębszego 
posadowienia w warstwie ”mocnej”. 

W przypadku 2. zgodnie z zaleceniem normy PN-81/B-03020, warunek stanu 

granicznego nośności sprawdza się w obu warstwach:

 w warstwie „mocnej”, która zalega bezpośrednio pod fundamentem,
 w warstwie „słabej” w poziomie podstawy c-d fundamentu zastępczego.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

W  przypadku  ogólnym  „warstwa  słaba”  to  ta,  ze  względu  na  którą 

otrzymujemy  większe  wymiary  fundamentu.  Należy  zaznaczyć,  że  to  czy 
warstwa okaże się „słabą” czy „mocną” zależy od wymiarów fundamentu. 
Dlatego zaleca się:

 wyznaczyć  najpierw  wymiary  fundamentu  ze  względu  na  pierwszą 

warstwę zalegającą bezpośrednio pod podstawą fundamentu,

 dla  wyznaczonych  ze  względu  na  pierwszą  warstwę  wymiarów 

fundamentu  sprawdzić  warunek  pierwszego  stanu  granicznego  w 
poziomie fundamentu zastępczego,

 gdy warunek pierwszego stanu granicznego nie jest spełniony, zwiększyć 

wymiary fundamentu.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

Podłoże  warstwowane:  gdy  w  podłożu  występuje  słabsza  warstwa 

geotechniczna  na  głębokości  mniejszej  niż  2B  poniżej  poziomu 
posadowienia  fundamentu,  wtedy  warunek  I  stanu  granicznego  należy 
sprawdzić  również  w  podstawie  fundamentu  zastępczego  c-d  według 
rysunku.

Rys.  Schemat fundamentu zastępczego.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

We  wzorach  dotyczących  pionowej  składowej  obliczeniowego  oporu 

granicznego podłoża gruntowego należy uwzględnić:

Obciążenie N’

r

 = N

r

 + B’ L’ h  

h(r)

  g

gdzie 

h(r)

  –  obliczeniowa  średnia  gęstość  objętościowa  gruntu  między  podstawami 

fundamentów rzeczywistego i zastępczego [t·m

-3

]

Wielkości geometryczne
Szerokość fundamentu B’ = B + b, L’ = L + b
przy czym:
dla gruntów spoistych:  gdy h ≤ B

→ b = h/4

gdy h > B

→ b = h/3

dla gruntów niespoistych:

gdy h ≤ B→ b = h/3

gdy h > B

→ b = 2h/3

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Wypieranie  podłoża  przez  fundament.  Metody  obliczania  oporu 

granicznego podłoża według załącznika 1 normy PN-81/B-03020

gdzie
h – zagłębienie stropu „słabszej” warstwy, mierzone od poziomu posadowienia 

rzeczywistego fundamentu [m]

Głębokość posadowienia D’

min

 = D

min

 + h

Mimośrody obciążeń, kąty nachylenia wypadkowej obciążenia

Parametry geotechniczne: 

u(r)

, c

u(r)

B(r)

 – dla słabej warstwy

D(r)

 – obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntu ponad podstawą 

fundamentu zastępczego [t·m

-3

]

r

rB

B

N

T

tg

'

r

rL

L

N

T

tg

'

r

rL

L

r

L

r

rB

B

r

B

N

h

T

e

N

e

N

h

T

e

N

e

'

'

'

'

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny 

Sprawdzenie II stanu granicznego (p. 3.4 PN) należy wykonywać dla wszystkich 

obiektów, które nie są posadowione na skałach litych. Obliczeń tych można 
nie przeprowadzać w przypadku, gdy:

a) budowle są następujące:

2 – kondygnacyjne hale przemysłowe z suwnicami o udźwigu do 500 kN, o 
konstrukcji niewrażliwej na nierównomierne osiadanie,

budynki przemysłowe i magazynowe o wysokości do 3 kondygnacji,

budynki mieszkalne i powszechnego użytku o wysokości do 11 kondygnacji 
włącznie i o siatce słupów nie przekraczającej 6,0 x 6,0 m lub o rozstawie 
ścian nośnych nie większym niż 6,0 m, pod warunkiem, że:

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

obciążenie poszczególnych części budowli nie jest zróżnicowane,

nie  przewiduje  się  dodatkowego  obciążenia  podłoża  obok 
rozpatrywanej budowli (np. składowiskami),

nie  stawia  się  specjalnych  wymagań  (np.  eksploatacyjnych, 
ograniczających wartość dopuszczalnych przemieszczeń),

b) równocześnie  w podłożu,  do głębokości równej 3 – krotnej szerokości 

największego fundamentu, występują wyłącznie:

grunty niespoiste, z wyjątkiem piasków pylastych w stanie luźnym,

grunty spoiste w stanie nie gorszym niż twardoplastyczny.

W  przypadku,  gdy  budowla  jest  obliczana  jako  konstrukcja  ciągła 

statycznie  na  podłożu  odkształcalnym,  można  nie  sprawdzać  jej 
wygięcia lub ugięcia.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Rodzaje II stanu granicznego są następujące:

średnie osiadanie fundamentów budowli,

przechylenie budowli jako całości lub jej części wydzielonej dylatacjami,

odkształcenie  konstrukcji:  wygięcie  (ugięcie)  budowli  jako  całości  lub  jej 
części między dylatacjami, lub różnica osiadań fundamentów.

Przy sprawdzaniu II stanu granicznego musi być spełniony warunek:

[S] ≤ [S]

dop

w którym:
[S]  –  symbol  umownej  wartości  przemieszczenia  lub  odkształcenia 

miarodajnego  dla  oceny  stany  użytkowego  danej  budowli;  średniego 
osiadania  fundamentów  budowli  s

śr

;  przechylenia  budowli  ,  strzałki 

wygięcia budowli f

0

 lub względnej różnicy osiadania fundamentów s:l,

[S]

dop

 – symbol odpowiedniej wartości dopuszczalnej.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

W obliczeniach [S] należy uwzględniać:

ciężar własny gruntów podłoża, 

wypór i ciśnienie spływowe wód gruntowych, 

zewnętrzne obciążenie podłoża rozpatrywanym fundamentem, sąsiednimi 

fundamentami, budowlami i innymi obciążeniami, 

odciążenie spowodowane wykonaniem wykopów,

działanie wód gruntowych przy średnim poziomie piezometrycznym. 

Uwzględnia  się  charakterystyczne  wartości  obciążeń  stałych  i  zmiennych 

długotrwałych,  przy  czym  w  celu  uproszczenia  obliczeń  można 
wyznaczać  obciążenia  charakterystyczne  na  podstawie  obciążeń 
obliczeniowych, dzieląc je przez uogólniony współczynnik obciążenia 

f

 = 

1,2.

Stosuje się charakterystyczne wartości parametrów geotechnicznych.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

Średnie osiadanie budowli s

śr

 wyznacza się według wzoru:

w którym:

s

j

 – osiadania poszczególnych fundamentów [m],

F

j

 – pola podstaw poszczególnych fundamentów [m

2

].

j

j

j

śr

F

F

s

s

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Przechylenie  budowli  
  wyznacza  się  wyrównując  (aproksymując)  metodą 

najmniejszych  kwadratów  osiadania  s

j

  poszczególnych  fundamentów  (lub 

wydzielonych  części  wspólnego  fundamentu  budowli)  za  pomocą 
płaszczyzny określonej równaniem:

s = ax + by + c

w którym:
a, b, c – niewiadome współczynnik równania,
x, y – bieżące współrzędne poziome.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Parametry a, b, c wyznacza się z układu równań:

w których:
x

j

, y

j

 – poziome współrzędne poszczególnych

 fundamentów według rysunku 8 PN,

s

j

 – osiadanie poszczególnych fundamentów,

n – liczba fundamentów.

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

s

nc

y

b

x

a

s

y

y

c

y

b

y

x

a

s

x

x

c

y

x

b

x

a

2

2

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

Strzałkę 

ugięcia 

budowli 

f

0

 

wyznacza 

się 

uwzględniając 

trzy 

najniekorzystniej  osiadające  fundamenty,  leżące  w  planie  na  linii  prostej, 
według wzoru:

Wielkości we wzorze zgodnie z rysunkiem 9 PN :

1

2

2

1

0

0

1

s

l

s

l

s

l

l

f

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Przemieszczenia  dopuszczalne
  [S]

dop

  ustala  się  dla  danej  budowli  na 

podstawie  analizy  stanów  granicznych  jej  konstrukcji,  wymagań 
użytkowych  i  eksploatacji  urządzeń,  a  także  działania  połączeń 
instalacyjnych.

W  przypadku  braku  innych  danych  i  ograniczeń  należy  przyjmować  wartości 

dopuszczalnych odkształceń według tablicy 4 normy PN-81/B-03020.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Obliczanie osiadań fundamentów
Naprężenia  pierwotne  

z

  spowodowane  naciskiem  jednostkowym  gruntów 

zalegających  w  podłożu  ponad  poziomem  z  (zagłębienie  mierzone  od 
poziomu posadowienia) należy wyznaczyć według wzoru:

w którym:

z

 - naprężenie pierwotne [kPa],

sri

  –  gęstość  objętościowa  gruntu  przy  całkowitym  nasyceniu  porów  wodą  w 

warstwie i [tm

-3

],

g – przyspieszenie ziemskie,

w

 – gęstość objętościowa wody [tm

-3

],

i

i

 – spadek hydrauliczny w warstwie i,

 - kąt odchylenia kierunku przepływu wody od pionu
h

i

 – grubość warstwy i gruntu [m].

i

i

w

w

sri

z

h

g

i

cos

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Gdy  nie  działa ciśnienie  spływowe,  wówczas  i  =  0,  a  gdy  nie  działa  również wypór 

wody, wtedy 

w

 = 0.

Sumowanie  przeprowadza  się  począwszy  od  projektowanego  poziomu  terenu  (przy 

projektowaniu robót niwelacyjnych – od poziomu obniżonego).

Naprężenia  od  obciążenia  zewnętrznego  podłoża  

zq

  wyznacza  się 

uwzględniając naprężenie spowodowane zarówno obciążeniem rozpatrywanego 
fundamentu (lub  wydzielonej części fundamentu), jak i obciążeniem sąsiednich 
fundamentów i budowli oraz innymi obciążeniami znajdującymi się w pobliżu. 

Przy  wyznaczaniu  

zq

  przyjmuje  się  że  nadfundamentowa  konstrukcja  budowli  jest 

doskonale  wiotka.  Stopy  fundamentowe  pod  pojedynczymi  słupami  oraz  ławy 
pod ścianami konstrukcyjnymi traktuje się jako doskonale sztywne. Naprężenie 

zq

  należy  wyznaczać  zgodnie  z  zasadami  podanymi  w  załączniku  2  normy PN-

81/B-03020.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

  Odprężenie  podłoża   

spowodowane  wykonaniem  wykopów,  wyznacza  się 

jako  naprężenie  od  ujemnego  obciążenia  zewnętrznego,  równego  co  do 
wartości  ciężarowi  usuniętego gruntu, stosując zasady jak  dla  

zq

  i  zasady 

podane w załączniku 2.

Naprężenia wtórne 

zs

 i dodatkowe 

zd

 wyznacza się według wzorów:

z

z

zq

zd

zq

zs

gdy

oraz

0

z

zq

z

zq

zd

z

zs

gdy

oraz

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Ogólne zasady obliczania osiadania fundamentów:

podłoże gruntowe traktuje się jako jednorodną półprzestrzeń liniowo 
–  odkształcalną  tzn.  stosuje  się  metody  teorii  sprężystości,  lecz  przy 
różnych  wartościach  geotechnicznych  parametrów  odkształcalności 
gruntów:    oraz  M

0

  lub  E

0

  dla  obciążeń  pierwotnych  i  M  lub  E  dla 

odciążeń i obciążeń wtórnych,

przyjmując  schemat  obliczeniowy  podłoża  w  postaci  wydzielonych 
warstw  geotechnicznych  całkowite  osiadanie  fundamentu  S  oblicza 
się jako sumę osiadań S

i

 poszczególnych warstw, przy czym osiadania 

S

i

  poszczególnych  warstw  wyznacza  się  jak  w  półprzestrzeni 

jednorodnej, z parametrami odkształcalności rozpatrywanych warstw, 

należy  uwzględniać  podstawowe  stany  odkształcenia  podłoża  pod 
fundamentem:

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

stan pierwotny, przed rozpoczęciem robót budowlanych, kiedy w 
podłożu występują naprężenia 

z

 według rysunku 10 PN a),

stan odprężenia podłoża, po wykonaniu wykopów fundamentowych, 
kiedy w podłożu występują najmniejsze naprężenia według rysunku 10 
PN b),

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

stan po zakończeniu budowy, kiedy w podłożu występują naprężenia 
całkowite 

zt

 według rysunku 10 PN c).

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Obliczanie osiadania fundamentów 
zaleca się przeprowadzać metodą naprężeń. 

Osiadanie S

i 

warstwy podłoża o grubości h

i

 oblicza się według wzorów:

w których:
S

i

’’ – osiadanie wtórne warstwy i [cm],

S

i

 – osiadanie pierwotne warstwy i [cm],

  

zsi

,  

zdi

  –  odpowiednio  wtórne  i  dodatkowe  naprężenie  w  podłożu  pod 

fundamentem, w połowie grubości warstwy i [kPa]

M

i

,  M

0i

  –  edometryczny  moduł  ściśliwości,  odpowiednio  wtórnej  i  pierwotnej, 

ustalony dla gruntu warstwy i [kPa],

h

i

 – grubość warstwy i [cm],

i

i

zdi

i

i

i

zsi

i

i

i

i

M

h

S

M

h

S

S

S

S

0

'

''

'

''

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

 - współczynnik uwzględniający stopień odprężenia podłoża po wykonaniu 

wykopu, którego wartość należy przyjmować:

 = 0, gdy czas wznoszenia budowli (od wykonania wykopów 
fundamentowych do zakończenia stanu surowego, z montażem urządzeń 
stanowiących obciążenia stałe) nie trwa dłużej niż 1 rok,

 = 1, gdy czas wznoszenia budowli jest dłuższy niż 1 rok.

Warstwy o grubości większej niż połowa 

szerokości fundamentu B fundamentu 
należy dzielić dodatkowo na części 
o grubościach nie przekraczających 
0,5B, zgodnie z rysunkiem 11 PN.

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Sumowanie osiadań S

i

 poszczególnych warstw 

geotechnicznych w celu wyznaczenia osiadania 
fundamentu S należy przeprowadzać do 
głębokości z

max

, na której jest spełniony warunek:

Jeśli  jednak  głębokość  ta  wypada  w  obrębie  warstwy  geotechnicznej  o  module 

ściśliwości  pierwotnej  M

0

  co  najmniej  dwukrotnie  mniejszym  niż  w 

bezpośrednio  głębiej  zalegającej  warstwie  geotechnicznej,  to  z

max

  należy 

zwiększyć do spągu tej warstwy.

max

max

3

,

0

z

d

z

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Obliczenia osiadania:

1.

Wykonanie wykresu naprężeń pierwotnych 

z

.

2.

Obliczenie naprężenia od obciążenia zewnętrznego podłoża.

zq

 = 

zs

 + 

zd

3.

Obliczenie  naprężeń  wtórnych  w  poziomie  posadowienia  fundamentu 

zs

 = 

z.

4.

Obliczenie napreżeń dodatkowych w poziomie posadowienia 

zd

 = 

zq

 - 

zs.

5.

Wykonanie  wykresu  naprężeń  wtórnych  

zs

  =  

s

·

zs  (Dmin) 

i  naprężeń 

dodatkowych 

zd

 = 

s

·

zd (Dmin).

6.

Wyznaczenie dna bryły ściśliwej. Podział na warstwy obliczeniowe.

7.

Zestawienie wyników w tabeli.

8.

Określenie osiadania średniego oraz względnej różnicy osiadań.

L

B

Q

n

zq

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny

Wyznaczanie współczynnika 

s

:

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Obliczenia osiadania:

L. p.

Rodza

grunt

u

L/B

s

zs

 

M

zd

M

0

z

0,3 · 

z

h

Osiadania

pierwot

ne

wtórne

całkowit

e

Z/B

s'

s''

s = s' + 

s''

 -

 -

m

 -

 -

kPa kPa kPa kPa kPa

kPa

cm

cm

cm

cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

Fundamenty bezpośrednie

Fundamenty bezpośrednie

Źródło

1. Cz.  Rybak,  O.  Puła,  W.  Sarniak  Fundamentowanie.  Projektowanie 

posadowień; Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne.

2. S.  Pisarczyk,  Z.  Grabowski,  M.  Obrycki  Fundamentowanie;  Oficyna 

Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

3. S.  Pisarczyk,  M.  Obrycki  Wybrane  zagadnienia  z  fundamentowania. 

Przykłady obliczeń; Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

4. PN  –  81/B  –  03020  Posadowienie  bezpośrednie  budowli.  Obliczenia 

statyczne i projektowanie.


Document Outline