Fundamenty bezpośrednie
Mechanika gruntów i fundamentowanie
Ćwiczenia projektowe
mgr inż. Natalia Bejga
A – 2 p. 235 c
E – mail:
www.marbej.user.icpnet.pl
6.04.21
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
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
.
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.
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
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.
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.
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
)
(
)
(
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
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.
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.
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Tablica 1.
Charakterystyczne wartości
gęstości właściwej,
wilgotności naturalnej,
gęstości objętościowej
dla gruntów niespoistych
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Tablica 2.
Charakterystyczne wartości
gęstości właściwej,
wilgotności naturalnej,
gęstości objętościowej
dla gruntów spoistych
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości kąta tarcia
wewnętrznego
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości spójności
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości współczynników nośności N
C
, N
D
, N
B
załącznik nr 1 tabl. Z1-1.
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
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości modułów ściśliwości pierwotnej M
0
dla gruntów
niespoistych
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości modułów ściśliwości pierwotnej M
0
dla gruntów
spoistych
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Ustalenie wartości modułów ściśliwości wtórnej M
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
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.
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.
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.
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.
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.
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Rys. Przykłady fundamentów bezpośrednich a) stopa, b) ława,
c) płyta, d) ruszt, e) skrzynia.
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.
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.
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,
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
i
zmiennego
długotrwałego nie powinna wychodzić poza
rdzeń podstawy fundamentu,
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
i
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,
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia
konstrukcyjne
do
projektowania
stóp
i
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.
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
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
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Rys. Stopy fundamentowe
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Wymiary podstawy fundamentu
Zalecenia
konstrukcyjne
do
projektowania
stóp
i
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.
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Rys. Ławy fundamentowe
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.
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.
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.
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
f
– 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
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
.
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
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
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
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.
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
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:
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
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”.
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.
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.
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.
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
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
'
'
'
'
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:
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.
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.
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.
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
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.
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
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
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.
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 [tm
-3
],
g – przyspieszenie ziemskie,
w
– gęstość objętościowa wody [tm
-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
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.
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
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:
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),
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).
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
'
''
'
''
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.
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
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
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Wyznaczanie współczynnika
s
:
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty bezpośrednie
Sprawdzenie stanu granicznego użytkowalności – II stan graniczny
Obliczenia osiadania:
L. p.
Rodza
j
grunt
u
z
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
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.