EGZAMIN Z FUNDAMNETOWANIA 2009

1. W jaki sposób ustala się kategorię geotechniczną danego obiektu budowlanego?

Zgodnie z rozporządzeniem ministra infrastruktury kategorię tą ustala się w zależności od rodzaju, charakteru i poziomu skomplikowania konstrukcji, a także wartości obiektu.

2. Kto powinien zajmować się projektowaniem geotechnicznym w poszczególnych kategoriach geotechnicznych obiektów budowlanych?

- I kategoria – mogą zajmować się inżynierowie budowlani z odpowiednimi uprawnieniami

- II kategoria – powinni zajmować się inżynierowie konstruktorzy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy z odpowiednimi specjalistami – inżynierami geotechnikami

- III kategoria – powinni zajmować się inżynierowie geotechnicy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy z odpowiednimi specjalistami – inżynierami konstruktorami.

3. Wymienić i scharakteryzować rodzaje podłoży gruntowych i kategorii geotechnicznych obiektów budowlanych.

Rodzaje warunków gruntowych:

1. proste warunki gruntowe – warstwy gruntów jednorodnych są równoległe do powierzchni terenu ( najlepiej ułożone poziomo), nie obejmujące gruntów słabych, organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody gruntowej poniżej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku niekorzystnych zjawisk geologicznych(np. osuwisk)

2. złożone warunki gruntowe – warstwy gruntów niejednorodnych, nieciągłych, obejmujących grunty słabonośne, organiczne lub nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie posadowienia i powyżej, lecz przy braku niekorzystnych zjawisk geologicznych,

3. skomplikowane warunki gruntowe – występujące w przypadku niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych(jamy i jaskinie), osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów pęczniejących i zapadowych, na obszarach szkód górniczych, w deltach rzek i na obszarach morskich.

Kategorie geotechniczne obiektów budowlanych:

Kat I – niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie obliczeniowym, posadowione na prostych warunkach gruntowych(1-2 kondygnacyjne budynki mieszkalne i gospodarcze, ściany oporowe i obudowy wykopów w wysokości do 2m, nasypy budowlane w wysokości do 3m)

Kat II – obiekty budowlane o prostych i złożonych warunkach gruntowych, wymagających szczególnej oceny i analizy parametrów geotechnicznych podłoża(fundamenty bezpośrednie i głębokie obiektów powyżej 2 kondygnacji, ściany oporowe i inne konstrukcje oporowe w wysokości powyżej 2m, głębokie wykopy, wysokie nasypy budowlane, budowle ziemne, przyczółki i filary mostowe, nabrzeża, zakotwienia gruntowe.

Kat III – obiekty budowlane posadowione na skomplikowanych warunkach gruntowych oraz inne obiekty budowlane o nietypowym charakterze i znaczeniu, niezależnie od stopnia skomplikowania warunków gruntowych(obiekty energetyczne, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory wodne, suche doki, pochylnie, obiekty szkodliwe dla środowiska, budynki wysokościowe o zabudowie miejskiej, obiekty o głębokości posadowienia powyżej 5m i z więcej niż jedną kondygnacją podziemną, autostrady i drogi szybkiego ruchu, tunele podziemne, obiekty zabytkowe i monumentalne).

4. Co to jest dokumentacja techniczna, jak powstaje i z czego się składa?

Dokumentacja geotechniczna(geologiczno – inżynierska) – zwarte opracowanie techniczne, zawierające rozpoznanie budowy geologicznej podłoża gruntowego w rozpatrywanym rejonie oraz niezbędne parametry geotechniczne gruntów, otrzymane z badań polowych i laboratoryjnych. Powinna zawierać też propozycje i zalecenia dotyczące sposobu posadowienia planowanego obiektu.

Zakres i zawartość dokumentacji powinien odpowiadać wymaganiom ogólnym oraz wymaganiom postawionym przez projektanta posadowienia – on decyduje jakie badania należy wykonać. Badania te są dość drogie. Obecnie ogłasza się przetargi na projekt i wykonanie posadowienia – firma wykonawcza wykonuje wtedy badania na własny koszt, nie obciążając dodatkowo inwestora.

W przypadku poważnych obiektów budowlanych i złożonych warunków gruntowych – dwa etapy badań geotechnicznych. Pierwszy – rozpoznanie budowy geologicznej podłoża poprzez wykonanie kilku otworów wiertniczych i sondowań oraz analizę dokumentacji archiwalnej. Wykonana na zlecenie inwestora na etapie przygotowania inwestycji. Pozwala na przygotowanie zasadniczej koncepcji posadowienia obiektu i opracowanie szczegółowego programu badań podłoża do etapu drugiego. Etap 2 – zagęszczenie siatki otworów badawczych, pobranie próbek do szczegółowych badań laboratoryjnych, badania „in situ” – np. sondowania statyczne, badania presjometryczne, próbne obciążenie gruntu, próbne odpompowania wody gruntowej.

Zawartość dokumentacji technicznej:

1. opis techniczny – informacje ogólne, charakterystyka geologiczna terenu, opis przeprowadzonych badań, opisy wszystkich wyodrębnionych warstw gruntowych, wnioski i zalecenia dotyczące sposobu posadowienia obiektu oraz informacje o ewentualnych zagrożeniach.

2. Plan sytuacyjny – z zaznaczonym zarysem obiektu punktami badawczymi i przekrojami geotechnicznymi (np. rys 2.1 wykład 1 str.6)

3. Przekroje geotechniczne – z naniesionymi otworami badawczymi, pokazaniem układu warstw, symbolami warstw i gruntów oraz stanami tych gruntów, poziomami wód gruntowych, rzędnymi, podziałką i podstawowymi wymiarami(np. rys 2.2 wykład 1 str.6)

4. Legendę do przekrojów geotechnicznych – tabelka na kartce A3 lub A4 z wymienionymi symbolami wszystkich warstw z przekrojów geotechnicznych i podanymi wszystkimi parametrami geotechnicznymi tych warstw: stanem gruntów, gęstością, ciężarem objętościowym, wilgotnością naturalną, kątem tarcia wewnętrznego, spójnością, modułami ściśliwości. Przy każdym parametrze podaje się wartości współczynników materiałowych.

5. Zestawienie wyników badań geotechnicznych laboratoryjnych i polowych

6. Załączniki ze szczegółowymi wynikami badań polowych i laboratoryjnych, np. wykresy sondowań, próbnych obciążeń, krzywe uziarnienia, wykresy badań w edometrze, w aparacie trójosiowego ścinania, w aparacie skrzynkowym, wyniki badań granic konsystencji etc.

5. Jakie informacje powinny być zawarte w typowym przekroju geotechnicznym dokumentacji geotechnicznej ?

Przekroje geotechniczne z naniesionymi otworami badawczymi, pokazanym układem warstw,

symbolami warstw i gruntów oraz stanami tych gruntów, poziomami wód gruntowych, rzędnymi,

podziałką i podstawowymi wymiarami (przykładowy przekrój geotechniczny – rys. 2.2, strona 6, wyklad I).

6. Wymienić i scharakteryzować metody wyznaczania parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego.

Metoda A – polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub

laboratoryjnych badań gruntu, wykonywanych zgodnie z obowiązującymi normami i innymi

wymaganiami; metodę tę stosuje się do obiektów kategorii III oraz kategorii II przy

złożonych warunkach gruntowych. W metodzie tej np. kąt tarcia wewnętrznego i spójność

wyznacza się z badań w aparacie trójosiowym lub skrzynkowym, a moduły ściśliwości

z badań w edometrze.

Metoda B – polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności

korelacyjnych pomiędzy parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym

parametrem, tzw. wiodącym (najczęściej jest to IL lub ID), wyznaczonym metodą A. W normie

PN-81/B-03020 lub w różnych pozycjach literatury można znaleźć nomogramy i tabele do

odczytywania parametrów na podstawie ID i IL (rys. 2.4). Metodę tę można stosować do

obiektów I i II kategorii geotechnicznej przy prostych warunkach gruntowych.

Metoda C – polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych

doświadczeń budownictwa na innych podobnych terenach lub na podstawie dokumentacji

archiwalnych opracowanych dla sąsiednich obiektów. Metodę tę można stosować do

obiektów I kategorii geotechnicznej.

7. Wymienić i opisać badania podłoża gruntowego metodami „in situ”.

Metoda in situ: pomiar parametrów mechanicznych odbywa się na gruncie rodzimym, w naturalnych warunkach stanu naprężenia i wilgotności, jaki panuje w podłożu.

a) Sondowania dynamiczne

polegają na wbijaniu w grunt żerdzi z odpowiednią końcówką (stożek,

krzyżak lub cylinder) za pomocą bijaka opuszczanego grawitacyjnie na podbabnik, połączony

z żerdzią. W czasie wbijania mierzy się opory zagłębiania żerdzi, wyrażone liczbą uderzeń bijaka

na 10 cm lub 20 cm zagłebienia (N10, N20). Sondy wbijane stosowane są głównie do gruntów niespoistych. Pozwalają na określanie wartości stopnia zagęszczenia ID gruntu na podstawie oporów N10 lub N20, N30. Pozwalają również na precyzyjne określenie lokalizacji warstw słabych.

b) Sondowania statyczne

Do sondowań statycznych zalicza się:

- sondę wciskaną CPT, lub CPTU.

- sondę wkręcaną (ST) (pominięto w wykładzie ze względu na rzadkie stosowanie)

Sodowanie CPT polega na statycznym zagłębianiu w grunt żerdzi o średnicy φ35.7 mm,

zaopatrzonej w stożek i tuleję cierną. Prędkość wciskania wynosi około 2 cm/s. W czasie wciskania

mierzy się opór gruntu pod stożkiem qc [MPa] oraz opór tarcia gruntu o tuleję cierną fs [MPa].

Pomiar może odbywać się w sposób cykliczny – np. co 10 lub 20 cm zagłębienia (pomiar manualny

hydrauliczny) lub w sposób ciągły (pomiar automatyczny, elektroniczny).

W sondowaniu CPTU dokonuje się jeszcze pomiaru ciśnienia wody w porach gruntowych u [kPa],

co pozwala dodatkowo na szacowanie parametrów filtracyjnych oraz wartości efektywnych

parametrów wytrzymałościowych gruntów

c) Badania presjometryczne

Badania te wykonywane są za pomocą presjometru. Presjometr składa się z trzech elastycznych komór: środkowej komory pomiarowej i dwóch komór ochronnych – dolnej i górnej. Przyrząd umieszcza się w otworze wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome p na ściany otworu za pomocą komór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie się komory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jest łatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lub innej cieczy) p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V. Badanie wykonuje się do momentu podwojenia początkowej objętości otworu wiertniczego zajętego przez komorę pomiarową – 2(Vc+v0). Ciśnienie, przy którym następuje to podwojenie nazywa się ciśnieniem granicznym pgr. Nie zawsze udaje się osiągnąć podwojenia objętości otworu, np. przy zbyt dużych luzach v0 pomiędzy otworem a komorą presjometru, ze względu na ograniczoną rozszerzalność komory i niebezpieczeństwo jej uszkodzenia. Wówczas wartość pgr wyznacza się ekstrapolacyjnie.

d) Badania dylatometryczne

Badania dylatometryczne w pewnym sensie przypominają badania presjometryczne. Dylatometr,

jest płaską końcówką, kształtem przypominającą łopatkę, przymocowaną do stalowej żerdzi. Końcówka ta zaopatrzona jest z jednej strony w elastyczną, okrągłą membranę. Ostro zakończoną łopatkę dylatometru wciska się w dno otworu wiertniczego i dokonuje badania poprzez wywieranie poziomego nacisku membraną na grunt.

e) Próbne obciążenia gruntu.

Próbne obciążenia gruntu wykonuje się najczęściej pod budownictwo drogowe, parkingi, place

składowe i mocno obciążone posadzki magazynów. Badanie to polega na stopniowym zwiększaniu

obciążenia na sztywną płytę stalową ułożoną na powierzchni gruntu lub w dnie wykopu i pomiarze

osiadań tej płyty. Płyta ma kształt koła o średnicy D = 80 cm (powierzchnia 0.5 m2) lub

D = 30 cm (wersja tzw. VSS). Obciążenie zadaje się za pomocą siłownika hydraulicznego, górą

zapartego o konstrukcję balastową (w przypadku VSS może to być ciężki pojazd). Próbne

obciążenie wykonuje się do momentu osiągnięcia podwojonej wartości nacisków przewidywanych

na grunt w projekcie posadowienia obiektu lub do nośności granicznej podłoża gruntowego.

Najpierw zadaje się obciążenie pierwotne, a po odciążeniu – obciążenie wtórne. Badania tego typu

wykonuje się w celu określenia ściśliwości i sprężystości podłoża gruntowego (moduły pierwotny

E1 i wtórny E2, a następnie wskaźnik odkształcenia Io = E2/E1), a także w celu określenia nośności

podłoża. Badanie pozwala na kontrolę jakości podłoża gruntowego pod projektowanym

posadowieniem budowli (np. konstrukcji drogi).

8. Czym się różnią sondowanie dynamiczne od sondowań statycznych ?

W sondowaniu dynamicznym dla okreslenia parametrow gruntu „ubijamy” grunt bijakiem grawitacyjnym w statycznym zaś wciskamy żerdź

9. Wymienić i podać parametry sond dynamicznych.

- sonda lekka SD-10 – masa bijaka 10 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg stosowania do 10 m, końcówka - stożek

- sonda średnia SD-30 – masa bijaka 30 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg

stosowania do 20 m, końcówka - stożek

- sonda ciężka SD-50 – masa bijaka 50 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg stosowania do 30 m, końcówka - stożek

- sonda b. ciężka SD-63.5 – masa bijaka 63.5 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N20, zasięg

stosowania do 30 m, końcówka - stożek

- sonda ITB-ZW (nie normowa, ale popularna) – m. bijaka 22.5 kg, wysokość spadu 25 cm,

N10 , do 10 – 12 m, stożek lub krzyżak

- sonda SPT (Standard Penetration Test), m. młota 65 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N30,

końcówka cylindryczna, w czasie wbijania jednoczesne pobieranie próbki gruntu do cylindra

(bardzo popularna w USA).

10. Opisać przebieg i interpretację badania podłoża gruntowego za pomocą sondy wciskanej (presjometru, dylatometru).- z Wykł.3

Badania presjometryczne

Badania te wykonywane są za pomocą presjometru, skonstruowanego po raz pierwszy przez

L. Menarda (Francja). Presjometr składa się z trzech elastycznych komór: środkowej komory

pomiarowej i dwóch komór ochronnych – dolnej i górnej. Przyrząd umieszcza się w otworze

wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome p na ściany otworu za pomocąkomór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie siękomory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jestłatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lubinnej cieczy) p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V. Badanie wykonuje się domomentu podwojenia początkowej objętości otworu wiertniczego zajętego przez komorępomiarową – 2(Vc+v0). Ciśnienie, przy którym następuje to podwojenie nazywa się ciśnieniem granicznym pgr. Nie zawsze udaje się osiągnąć podwojenia objętości otworu, np. przy zbyt dużych luzach v0 pomiędzy otworem a komorą presjometru, ze względu na ograniczoną rozszerzalność komory i niebezpieczeństwo jej uszkodzenia. Wówczas wartość pgr wyznacza się ekstrapolacyjnie. Na rys. 2.7 przedstawiono schemat konstrukcji presjometru i typową krzywą presjometryczną. Z badań presjometrycznych otrzymuje się dwa podstawowe parametry: ciśnienie graniczne pgr oraz

presjometryczny moduł ściśliwości gruntu EM, obliczany z odcinka prostoliniowego BC na krzywejpresjometrycznej. Presjometr jest bardzo popularny we Francji, gdzie istnieje wiele procedur obliczeniowych, pozwalających na określanie nośności i osiadań fundamentów bezpośrednich i palowych na podstawie wyników badań presjometrycznych. Na rys. 2.8 pokazano przykładową metrykę badania podłoża gruntowego za pomocą presjometru.

Badania dylatometryczne

Badania dylatometryczne w pewnym sensie przypominają badania presjometryczne. Dylatometr,skonstruowany przez Marchettiego (Włochy) jest płaską końcówką, kształtem przypominającą łopatkę, przymocowaną do stalowej żerdzi. Końcówka ta zaopatrzona jest z jednej strony w elastyczną, okrągłą membranę. Ostro zakończoną łopatkę dylatometru wciska się w dno otworu wiertniczego i dokonuje badania poprzez wywieranie poziomego nacisku membraną na grunt.W pierwszym etapie mierzy się ciśnienie p0, jakie zostało zmobilizowane w gruncie w wynikuwciśnięcia dylatometru. Następnie mierzy się ciśnienie p1, potrzebne do przemieszczenia membrany na odległość 1 mm (rys. 2.9). Wynik badania pozwala na określenie dylatometrycznego modułu ściśliwości gruntu ED. Podobnie jak w przypadku innych badań, opracowano procedury

umożliwiające określanie wartości różnego rodzaju parametrów gruntu oraz pozwalające na

obliczanie nośności i osiadań podłoża gruntowego na podstawie badań dylatometrycznych.

11. Podać definicję fundamentu bezpośredniego i fundamentu głębokiego oraz podać przypadki ich stosowania.

Fundamenty bezpośrednie, inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi, stosuje się

wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia i poniżej występują warstwy

gruntów nośnych i mało ściśliwych, czyli takich które będą w stanie bezpośrednio przenieść

obciążenia przekazywane przez podstawy fundamentów i nie wykażą przy tym nadmiernych

osiadań. Do gruntów nośnych i mało ściśliwych możemy zaliczyć grunty niespoiste

średniozagęszczone i zagęszczone (ID > 0.33) oraz grunty spoiste w stanie co najmniej plastycznym (IL < 0.50). Grunty niespoiste luźne nadają się do posadowienia fundamentów bezpośrednich ale po dodatkowym dogęszczeniu. Podłoże z gruntów spoistych miękkoplastycznych należy wzmocnić przez np. wymianę gruntu, poduszki piaskowe lub różnego rodzaju kolumny.

12. Wymienić i naszkicować rodzaje fundamentów bezpośrednich.

Wśród fundamentów bezpośrednich wyróżniamy:

1) stopy fundamentowe

2) ławy fundamentowe

3) ruszty fundamentowe

4) płyty fundamentowe

5) skrzynie fundamentowe

Rysunki- wykład 4

13. Jak sprawdza się nośność i osiadania podłoża gruntowego pod stopami i ławami fundamentowymi ?

Sprawdzanie nośności podłoża gruntowego pod stopami i ławami fundamentowymi

W ogólnym przypadku nośność pionową podłoża gruntowego pod prostokątnym

fundamentem bezpośrednim sprawdza się z warunku:

Nr ≤ m⋅QfNB ,

Nr – składowa pionowa obliczeniowego obciążenia fundamentu

QfNB - graniczny opór podłoża gruntowego, wyznaczany wg PN-81/B-03020

m – współczynnik korekcyjny: m = 0.9 w metodzie A, m = 0.9⋅0.9 = 0.81 – w metodzie B

i C wyznaczania parametrów podłoża gruntowego

Wartość QfNB oblicza się wg PN-81/B-03020 na podstawie wzoru:

- zredukowane wymiary fundamentu: B = B − 2EB , L = L − 2EL

- współczynniki nośności: Nc, ND, NB - odczytuje się z nomogramu lub oblicza z odpowiednich wzorów na podstawie wartości obliczeniowej kąta tarcia wewnętrznego φ(r) gruntu, znajdującego się bezpośrednio pod fundamentem

- współczynniki wpływu odchylenia wypadkowej obciążeń od pionu: ic, iD, iB – odczytuje się

z nomogramów normowych

W przypadku ławy przyjmuje się L = L = 1mb , przy czym L/B= 0 , przez co i wyrażenia

w nawiasach ( ) (współczynniki kształtu) przyjmują wartości równe 1.0.

W przypadku podłoża uwarstwionego, zbudowanego z warstw gruntów o zbliżonych parametrach należy sprawdzić warunek nośności dla średnich ważonych parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego, liczonych do głębokości 2B.

W przypadku podłoża zbudowanego z warstw znacznie różniących się parametrami, to należy

najpierw sprawdzić nośność warstwy gruntowej leżącej bezpośrednio pod fundamentem,

a następnie kolejną warstwę, ale dla tzw. fundamentu zastępczego, posadowionego w poziomie

stropu tej warstwy. Sprawdzenie takie jest uzasadnione, gdy kolejna warstwa jest słabsza od leżącej wyżej. W przeciwnym razie można tego sprawdzenia zaniechać. Wymiary fundamentu zastępczego przyjmuje się według wzoru: B’=B+b, L’=L+b

Obliczanie osiadań podłoża gruntowego pod fundamentami bezpośrednimi

Najbardziej rozpowszechniona jest metoda odkształceń jednoosiowych, inaczej zwana metodą

naprężeń. Osiadania podłoża gruntowego są spowodowane naprężeniami, które rozwijają się

w gruncie w trakcie wykonywania fundamentu i wznoszenia obiektu.

Wartość osiadań oblicza się ze wzoru:

14. Narysować zbrojenie typowej stopy fundamentowej, stopy kielichowej i typowej ławy fundamentowej.

Stopy i ławy murowane i betonowe – kąt 45°

Stopy i ławy żelbetowe

Stopa kielichowa

15. Jak oblicza się i konstruuje zbrojenie stóp i ław fundamentowych?

Obliczenia:

1. Wymiarowanie zbrojenia

2. Sprawdzenie nośności na przebicie

16. Co to jest ruszt fundamentowy i w jakich przypadkach się go stosuje ?

Ruszty fundamentowe są to układy ław fundamentowych, tworzących zamkniętą kratę.

Zwyczajowo rusztami fundamentowymi nazywa się układy ław pod siatką słupów. Układy ław pod ścianami nazywa są nadal ławami. Ruszty, ze względu na charakter pracy wykonuje się jako wyłącznie żelbetowe.

17. Jaka jest różnica pomiędzy rusztem fundamentowym, a układem ław fundamentowych ?

Ruszty fundamentowe są to układy ław fundamentowych, tworzących zamkniętą kratę.

Zwyczajowo rusztami fundamentowymi nazywa się układy ław pod siatką słupów (układy ław pod ścianami nazywa są nadal ławami). (Ławy fundamentowe są fundamentami liniowymi stosowanymi pod ścianami lub gęstymi rzędami słupów.).

Różnica jest pod względem :

- materiału - ŁAWY są Murowane, Betonowe i Żelbetowe; RUSZTY-wyłącznie Żelbetowe , ze względu na charakter pracy.

- kształtu - ŁAWY mogą być prostokątne, DASZkowe ;) , schodkowe ; a RUSZTY dodatkowo teowe.

(ławy i ruszty są fundamentami bezpośrednimi).

18. Obliczanie i konstruowanie rusztów fundamentowych.

Obliczanie rusztów na dwa sposoby:

1) Metoda odwróconego rusztu

Jest to metoda uproszczona, możliwa do zastosowania przy stosunkowo sztywnych rusztach,

obciążonych w miarę równomiernie, a więc przekazujących na grunt w miarę równomierne naciski. W pierwszym etapie oblicza się wartości nacisków na grunt (rys. 18a) i sprawdza się nośność podłoża gruntowego. W drugim etapie oblicza się siły wewnętrzne w belkach rusztu (momenty i siły tnące). Obciążeniem jest reakcja gruntu, a podporami są słupy (rys. 18b). Obliczenia można wykonać dla całego rusztu (przy użyciu odpowiedniego programu z mechaniki budowli) lub dla wydzielonych belek (rys. 18c), co jest rozwiązaniem mniej dokładnym. Rysunki na str. 30-31 wykład „Fund-w_4”

• Reakcja podłoża gruntowego:

q’ = q*B, [ kN / m]

ΣQ – suma obciążeń zewnętrznych

ΣG – ciężar własny rusztu

ΣF – sumaryczne pole powierzchni podstawy

rusztu

B – szerokość belek rusztu

• Warunek nośności podłoża gruntowego:

qr – obliczeniowa wartość całkowitych nacisków na grunt

qf – obliczeniowy graniczny opór jednostkowy gruntu

• Obciążenie rusztu:

g_r – ciężar własny belek rusztu

2) Metoda rusztu na podłożu sprężystym

Jest to metoda bardziej dokładna od poprzedniej i szczególnie zalecana dla stosunkowo wiotkich rusztów, obciążonych nierównomiernie lub posadowionych na niejednorodnych w planie warunkach gruntowych. Model obliczeniowy rusztu przedstawiono na rys. 19a. Sprężyste podłoże gruntowe można wyrażać w sposób ciągły wzdłuż belek lub w sposób dyskretny w postaci podpór sprężystych gęsto rozmieszczonych w węzłach wzdłuż belek (zależy to od możliwości komputerowego programu obliczeniowego). Sztywność podłoża sprężystego kz wyznacza się na podstawie wstępnych obliczeń osiadań rusztu. W niektórych przypadkach, przy dobrych warunkach gruntowych, wartość kz można przyjmować w sposób przybliżony (rys. 19a). Ze względu na wielokrotną niewyznaczalność układu, rozwiązania dokonuje się za pomocą programu komputerowego do analizy rusztów belkowych. W wyniku obliczeń uzyskuje się za jednym razem:

- rozkłady nacisków na grunt,

- osiadania i ugięcia belek rusztu

- oraz siły wewnętrzne – momenty zginające, momenty skręcające, siły tnące itd.

Poniżej na rys. 19b przedstawiono wyniki obliczeń dla jednej z belek rusztu. Podobnie jak w metodzie poprzedniej, można wykonać obliczenia dla każdej belki rusztu z osobna (rys. 19b) (szczególnie przy braku programu komputerowego do obliczeń rusztów). Jednak wyniki obliczeń taką metodą są mniej dokładne, gdyż nie uwzględniają wzajemnego przekazywania sił wewnętrznych pomiędzy belkami. Rysunki na str. 31 wykład „Fund-w_4”

• Sztywność podłoża sprężystego:

, k’_z ≈ k_z*B

q = np. 100 kPa

s(q) – osiadanie podłoża od nacisków q

B – szerokość belek rusztu

Przy ogólnie dobrych warunkach gruntowych

można przyjmować w przybliżeniu:

s(q) = 5 ÷ 10 mm

Zbrojenie rusztów fundamentowych:

Zbrojenie rusztów fundamentowych jest bardzo podobne do zbrojenia rusztów i belek stropowych, przy czym układ zbrojenia jest odwrócony, ze względu na odwrócony kierunek obciążeń. Zbrojenie rusztu składa się z prętów podłużnych górnych i dolnych, obliczanych na zginanie oraz strzemion i prętów odgiętych, obliczanych na siły tnące. Z prętów odgiętych często się rezygnuje, stosując same strzemiona. Pod słupami potrzebne jest zwiększone zbrojenie podłużne dolne, natomiast w przęsłach między słupami potrzebne jest zwiększone zbrojenie górne (rys. 20 str. 32 ten sam wykład)

• Zbrojenie dolne

• Zbrojenie górne

19. Opisać fundamenty płytowe: zastosowanie, rodzaje konstrukcji, obliczanie i zbrojenie.

Zastosowanie: Płyty fundamentowe stosuje się w przypadku podłoża gruntowego o średniej wytrzymałości qf i o stosunkowo dużej ściśliwości lub w przypadku znacznych obciążeń przekazywanych przez budowlę. Generalnie fundamenty płytowe stosuje się w przypadku podłoża gruntowego z plastycznych glin, pyłów lub piasków drobnych i pylastych średnio zagęszczonych. Niezależnie od warunków gruntowych płyty stosuje się pod budynkami wysokimi, kominami, zbiornikami, silosami itp.

Płyty fundamentowe można stosować przy zwierciadle wody gruntowej generalnie poniżej

poziomu posadowienia.

Konstrukcja : Rys. str. 32 ten sam wykład 4

Na rys. 21 przedstawiono typowe konstrukcje płyt fundamentowych, które mogą być płaskie lub żebrowane – górą lub dołem.

Dla ambitnych: (Płyty żebrowane stosuje się wtedy, gdy chcemy uzyskać większą sztywność fundamentu bez znaczącego zwiększania zużycia materiału. Podane na rysunku orientacyjne wymiary płyt fundamentowych odnoszą się do przypadków typowych budynków kilkukondygnacyjnych. W przypadku większych budynków, w budownictwie przemysłowym, komunikacyjnym (np. fundamenty mostów) czy hydrotechnicznym stosuje się grubości płyt płaskich nawet do 1.5 m i więcej, a wysokości płyt wraz z żebrami – nawet do 2 ÷ 3 m.)

Zbrojenie:

Na rysunku 21 zaznaczono również zbrojenie płyt fundamentowych. Płyty generalnie zbroi się górą siatką z prętów na całej powierzchni, gdyż płyta wyginana jest do góry reakcją gruntu i zbrojenie górne jest zbrojeniem głównym. Dołem płyty zbroi się w miejscach słupów, ścian i żeber. Czasami, przy poważniejszych konstrukcjach, stosuje się również dolną siatkę zbrojeniową na całej powierzchni płyty z dodatkowymi prętami wzmacniającymi pod słupami i ścianami. Przy grubych płytach (powyżej 60 cm) konieczne jest również stosowanie zbrojenia przeciwskurczowego w postaci siatki w środku wysokości płyty. Zbrojenie żeber w płytach konstruuje się według podobnych zasad jak w belkach rusztów fundamentowych.

Obliczanie płyt fundamentowych :

Obliczanie płyt fundamentowych możemy wykonywać według podobnych założeń jak

w przypadku rusztów fundamentowych, przy czym płyta jest konstrukcją bardziej złożoną statycznie od rusztu. Podobnie jak ruszty, płyty można obliczać:

1. metodą odwróconego stropu

W metodzie tej oblicza się :

- najpierw jednostkowe naciski na grunt q poprzez zebranie wszystkich obciążeń i podzielenie ich przez powierzchnię podstawy płyty.

- następnie należy sprawdzić, czy naciski te nie przekraczają jednostkowej nośności gruntu:

q ≤ m * q_f (Gdy przekraczają należy np. zwiększyć powierzchnię płyty, wzmocnić

podłoże gruntowe lub zwiększyć głębokość posadowienia płyty.)

- w kolejnym kroku obliczamy momenty zginające w płycie, którą traktuje się jak odwrócony strop obciążony reakcją gruntu q pomniejszoną o ciężar własny płyty.

(Przy obliczaniu momentów zginających można np. skorzystać z gotowych tablic do obliczania płyt zginanych dwukierunkowo.)

b) metodą płyty na sprężystym podłożu

Dla ambitnych: (Metoda ta jest bardziej dokładna od poprzedniej. Pozwala na lepsze określenie rozkładu nacisków na grunt i otrzymanie rozkładu momentów zginających bardziej zbliżonego do rzeczywistości. Metodę tę należy szczególnie stosować w przypadkach nierównomiernych obciążeń przekazywanych ze ścian i słupów na płytę oraz niejednorodnych warunków gruntowych pod płytą. Przyjęcie równomiernego rozkładu nacisków na grunt w metodzie a) byłoby wówczas zbyt dużym uproszczeniem. Obliczenie płyty fundamentowej na podłożu sprężystym wymaga zastosowania programu komputerowego do obliczania płyt metodą elementów skończonych (MES) z możliwością zastosowania podłoża sprężystego ciągłego lub co najmniej podpór sprężystych skupionych w węzłach. W przypadku podpór skupionych, płytę należy pokryć gęstą siatką węzłów i w każdym węźle zaczepić podporę sprężystą. Im gęstszy podział tym dokładniejsze wyniki. Generalnie wystarczy rozstaw węzłów co około 0.5 m. W wyniku obliczeń otrzymuje się za jednym razem rozkład nacisków na grunt, momenty zginające oraz przemieszczenia i ugięcia płyty.)

- Podobnie jak w metodzie a) musimy sprawdzić nośność podłoża gruntowego z dwóch warunków:

q_śr ≤ m⋅q_f

q_max ≤ 1.2⋅m⋅q_f

- Następnie na podstawie rozkładu momentów zginających obliczamy i projektujemy zbrojenie płyty.

- Jednym z trudniejszych zadań w tej metodzie jest właściwe przyjęcie sztywności podłoża

gruntowego pod płytą kz. Sztywność tę należy oszacować na podstawie analizy osiadań podłoża gruntowego z uwzględnieniem wielkości fundamentu, orientacyjnej wielkości nacisków na grunt oraz budowy i parametrów podłoża gruntowego.

20. Opisać fundamenty skrzyniowe: zastosowanie, rodzaje konstrukcji, obliczanie i zbrojenie.

Zastosowanie:

Skrzynie fundamentowe stosuje się, podobnie jak płyty, w przypadku podłoża gruntowego

o średniej wytrzymałości qf, przy czym z pewnych względów wymagana jest duża sztywność

fundamentu, np. ze względu na duże obciążenia i charakter konstrukcji nadziemnej (np. pod

budynkami wysokimi) lub ze względu na niejednorodność warunków gruntowych.

Ponadto skrzynie fundamentowe są bardzo popularne w budownictwie hydrotechnicznym.

Dodatkowym czynnikiem powodującym konieczność zastosowania skrzyni fundamentowej jest posadowienie poniżej poziomu wody gruntowej i wykonanie części podziemnej budynku wraz z fundamentem w postaci szczelnej wanny.

Konstrukcja: Rys. str. 34-36 wykład 4

Skrzynie fundamentowe mogą być:

a) otwarte (rys. 22a)

b) zamknięte (rys. 22b)

Skrzynie fundamentowe były dawniej powszechnie stosowane w budownictwie mostowym

i portowym do posadawiania podpór mostowych w nurtach rzek i kanałów, w budowie nabrzeży i falochronów portowych itp. (obecnie są rzadziej stosowane). Skrzynie te wykonywano jako prefabrykowane w suchych dokach, spławiane w miejsce wbudowania i opuszczane przez balastowanie na dno wybagrowanego wykopu. Po opuszczeniu górną część skrzyni, wystającą ponad poziom wody, obudowywano żelbetowym oczepem, który stanowił podbudowę pod korpus np. filara mostowego (rys. 23). W przypadku nabrzeży i falochronów skrzynie ustawiano jedną obok drugiej, a górny oczep żelbetowy stanowił zespolenie wszystkich skrzyń.

Obliczanie skrzyń fundamentowych:

Obliczanie nacisków na grunt – można metodą sztywnego fundamentu (rys. 24a) lub najlepiej

metodą fundamentu na podłożu sprężystym (rys. 24b).

W metodzie sztywnego fundamentu skrzynię fundamentową traktuje się jak sztywny blok. Rozkład nacisków oblicza się według takich samych zasad jak dla stóp fundamentowych.

- W metodzie fundamentu na sprężystym podłożu zasada obliczania skrzyni fundamentowej jest bardzo podobna jak w przypadku płyt fundamentowych, przy czym tutaj mamy do czynienia z konstrukcją przestrzenną i dochodzi jeszcze obciążenie ścian skrzyni parciem gruntu.

- Następnie sprawdza się warunek nośności dla nacisków jednostkowych, czyli:

q_max ≤ 1.2⋅m⋅q_f i q_śr ≤ m⋅q_f

- Obliczanie sił wewnętrznych (momentów zginających) – najlepiej metodą konstrukcji przestrzennej na podłożu sprężystym. W metodzie uproszczonej można każdy wydzielony element skrzyni (płytę denną, ściany i płytę stropową) obliczać jako płytę dwukierunkowo zginaną, utwierdzoną na czterech lub trzech krawędziach i obciążoną reakcją gruntu q lub parciem gruntu e.

Zbrojenie skrzyń fundamentowych:

Skrzynie fundamentowe wymagają dość silnego zbrojenia przestrzennego oraz wzajemnego powiązania zbrojenia płyty dennej ze zbrojeniem ścian oraz ścian ze stropem. W płycie dennej stosuje się siatkę zbrojeniową zarówno dolną jak i górną na całej powierzchni. Podobnie w ścianach stosuje się siatkę zbrojeniową po stronie zewnętrznej i wewnętrznej. W narożnikach połączeń ścian i płyt stosuje się skosy, które eliminują koncentrację naprężeń w betonie i pozwalają na zmniejszenie ilości zbrojenia liczonego na momenty węzłowe. Pręty zbrojeniowe stosuje się ze stali wysokiej klasy (żebrowane) o średnicy φ16 do φ32 mm. Dla zapewnienia szczelności stosuje się do skrzyń beton wodoszczelny. Przykładowe zbrojenie skrzyń fundamentowych pokazano na rys. 25.

21. Zastosowanie skrzyń fundamentowych w posadowieniu obiektów w warunkach wodnych.

Skrzynie fundamentowe były dawniej powszechnie stosowane w budownictwie mostowym

i portowym do posadawiania podpór mostowych w nurtach rzek i kanałów, w budowie nabrzeży i falochronów portowych itp. (obecnie są rzadziej stosowane). Skrzynie te wykonywano jako prefabrykowane w suchych dokach, spławiane w miejsce wbudowania i opuszczane przez balastowanie na dno wybagrowanego wykopu. Po opuszczeniu górną część skrzyni, wystającą ponad poziom wody, obudowywano żelbetowym oczepem, który stanowił podbudowę pod korpus np. filara mostowego (rys. 23). W przypadku nabrzeży i falochronów skrzynie ustawiano jedną obok drugiej, a górny oczep żelbetowy stanowił zespolenie wszystkich skrzyń.

(Rys.4.23 - wykład 4 strona 35)

22. W jakich warunkach stosuje się pale do posadowienia budowli ?

W przypadku słabonośnego podłoża gruntowego z występowaniem np. warstw gruntów

organicznych (torfy, namuły) o znacznej miąższości, ścianę oporową należy posadowić na palach, których zadaniem będzie przekazanie obciążeń na warstwy nośne znajdujące się na znacznej głębokości. Posadowienie bezpośrednie w takich warunkach mogłoby doprowadzić do znacznych i nierówno-miernych osiadań ściany, co w konsekwencji mogłoby doprowadzić do jej zarysowania, uszkodzenia, a nawet groźnej awarii. Rodzaj pali

należy dobrać w zależności od warunków gruntowych i terenowych. Np. w przypadku podłoża z piaskami średnio zagęszczonymi (warstwy nośne) powinno się stosować pale wbijane, a w terenie zabudowanym – pale wkręcane. W przypadku piasków zagęszczonych i gruntów spoistych zwartych i półzwartych powinno się stosować pale wiercone.

23. Podać klasyfikację pali pod względem materiału, średnicy, technologii wykonania i pracy w gruncie.

6.1.1. Klasyfikacja pali

A. Ze względu na materiał:

a) pale betonowe (żelbetowe)

b) pale stalowe (z rur zamkniętych, otwartych lub z profili walcowanych, najczęściej typu „H”)

c) pale drewniane

B. Ze względu na technologię przygotowania pali betonowych:

a) pale prefabrykowane, najczęściej o przekroju kwadratowym

b) pale monolityczne (betonowane w gruncie)

C. Ze względu na wymiar średnicy pala:

a) pale typowych średnic – φ 300 ÷ 600 mm

b) pale wielkośrednicowe – φ 800 ÷ 1500 mm (1800 mm)

c) mikropale – φ 100 – 250 mm

D. Ze względu na technikę wprowadzania w grunt

a) pale wbijane

b) pale wiercone

c) pale wciskane statycznie

d) pale wwibrowywane

e) pale wwiercane

f) pale wkręcane

g) pale iniekcyjne

E. Ze względu na sposób przekazywania obciążeń na grunt:

a) pale przekazujące obciążenia na grunt zarówno przez opór podstawy jak i tarcie na pobocznicy

b) pale stojące – oparte podstawą na skale lub bardzo mocnym gruncie

c) pale zawieszone (tarciowe) – przekazujące głównie obciążenia przez tarcie na pobocznicy

F. Ze względu na wpływ na strukturę gruntu wokół pala:

a) pale przemieszczeniowe – całkowicie rozpychające grunt na boki (wbijane, wciskane statycznie, wwibrowywane, wkręcane)

b) pale półprzemieszczeniowe – częściowo rozpychające grunt na boki, częściowo wynoszące go na zewnątrz (pale wwiercane, i niektóre iniekcyjne)

c) pale nieprzemieszczeniowe – nie zmieniające struktury gruntu – całkowicie wynoszące urobek na zewnątrz (pale wiercone, niektóre pale iniekcyjne)

24. Opisać szczegółowo technologię wykonywania pali np. Vibro, CFA, Franki, Wolfscholza, Atlas, Tubex,wierconych w rurach obsadowych, Omega itd.

(rysunki pali znajdują się w wykładzie 6.2)

Pale wbijane „Vibro”

Etapy wykonawstwa:

a) wbijanie rury stalowej ze stalowym szczelnym butem w podstawie (kafar spalinowy lub hydrauliczny)

b) wprowadzenie szkieletu zbrojenia pala do suchego wnętrza rury stalowej

c) wypełnienie wnętrza rury betonem

d) wyciąganie rury za pomocą wyciągarki i wibratora, co powoduje zagęszczenie betonu i dogęszczenie gruntu wokół pala

Pale o dużej nośności w gruncie i wykazujące małe osiadania.

Zastosowanie – głównie w gruntach niespoistych o zagęszczeniu ID ≤ 0.75, w terenie niezabudowanym.

Pale wbijane „Vibrex”

Etapy wykonawstwa:

a), b), c) – jak pale „Vibro”

d) wyciągnięcie rury na wysokość 3 ÷ 4 m za pomocą wyciągarki i wibratora

e) dopełnienie rury betonem i ponowne wbijanie rury kafarem (powoduje to spęczenie dolnego odcinaka pala)

f) ewentualne powtórzenie czynności d) i e)

g) ostateczne wyciągnięcie rury za pomocą wyciągarki i wibratora

Pale o bardzo dużej nośności w gruncie i wykazujące bardzo małe osiadania. Zastosowanie – głównie w gruntach niespoistych luźnych i średniozagęszczonych, w terenie niezabudowanym.

4. Pale wbijane „Franki”

Etapy wykonawstwa:

a) wbijanie rury stalowej z korkiem z suchego betonu za pomocą uderzeń bijaka wolno-spadowego

b) zablokowanie rury stalowej, częściowe wybicie korka z rury i uformowanie podstawy pala

c) wprowadzenie zbrojenia do wnętrza rury

d) cykliczne wypełnianie rury betonem, podciąganie rury wyciągarką i ubijanie betonu bijakiem (beton o konsystencji wilgotnej) lub wyciąganie rury wibracyjne bez ubijania betonu (jak w palach Vibro).

Pale o bardzo dużej nośności w gruncie i wykazujące bardzo małe osiadania. Zastosowanie – głównie w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych o ID ≤ 0.75. Technologia coraz rzadziej stosowana, nie możliwa do stosowania w terenie zabudowanym.

Pale wiercone „Wolfsholza”

Etapy wykonawstwa:

a) wciskanie w grunt rury obsadowej z jednoczesnym wydobywaniem gruntu z wnętrza i dolewaniem wody (uwaga: rurę

należy wciskać do oporu, a następnie wybierać grunt, świder nie może wyprzedzać rury, poziom wody w rurze powinien być wyższy niż poziom wody w gruncie)

b) wprowadzenie zbrojenia do wnętrza rury wypełnionej wodą

c) założenie na górny koniec rury szczelnego kołpaka z trzema króćcami i długą rurką do odprowadzania wody

d) tłoczenie do wnętrza rury sprężonego powietrza w celu wypchnięcia wody przez rurkę i częściowo do gruntu w podstawie

e) wypełnianie rury betonem pod ciśnieniem i jednoczesne podciąganie rury (rura obsadowa w wyniku ciśnienia powietrza może wychodzić sama)

Pale o średniej nośności w gruncie. Technologia dość pracochłonna i coraz rzadziej stosowana.

Zastosowanie – w gruntach spoistych co najmniej twardoplastycznych i niespoistych zagęszczonych (ID > 0.70) nawodnionych, w terenie zabudowanym. Nie należy kończyć w gruntach niespoistych luźnych i średniozagęszczonych.

Pale wiercone w rurze obsadowej

Etapy wykonawstwa:

a) i b) - jak w palach Wolfsholza (rura obsadowa składana z odcinków o długości do 6.0 m)

c) wprowadzenie do wnętrza rury obsadowej rury do betonowania podwodnego tzw. metodą „Kontraktor”

d) betonowanie pala z jednoczesnym podciąganiem rury obsadowej i rury „kontraktor” (rura „kontraktor” powinna być cały czas zanurzona w betonie na min. 1.5 m, beton od dołu wypiera wodę)

Pale o średniej i umiarkowanej nośności w gruncie i wykazujące dość duże osiadania. Technologia powszechnie wykorzystywana do pali wielkośrednicowych. Zalecane wzmacnianie podstaw pali za pomocą iniekcji.

Zastosowanie – w gruntach spoistych od zwartych do twardoplastycznych i niespoistych zagęszczonych, w terenie zabudowanym. Nie należy kończyć w gruntach niespoistych luźnych i średniozagęszczonych.

Pale wiercone w zawiesinie iłowej

Etapy wykonawstwa:

a) wciśnięcie w grunt krótkiego odcinka rury prowadzącej z wydobyciem gruntu z wnętrza

b) wiercenie otworu w osłonie z zawiesiny iłowej (zawiesina tiksotropowa – pozwalająca na utrzymywanie ścianek otworu w stateczności, poziom zawiesiny powinien być wyższy niż poziom wody w gruncie)

c) wprowadzenie zbrojenia do wnętrza rury wypełnionej zawiesiną

d) wprowadzenie do wnętrza otworu wiertniczego rury do betonowania podwodnego tzw. metodą „Kontraktor”

e) betonowanie pala metodą „kontraktor” (beton wypiera zawiesinę iłową, która na powierzchni jest odbierana do ponownego użycia po uprzedniej regeneracji)

Charakterystyka i zastosowanie – jak pale wiercone w rurze obsadowej.

Pale wwiercane CFA

Etapy wykonawstwa:

a) wkręcenie w grunt ciągłego świdra talerzowego z rdzeniem rurowym, zakończonym od dołu końcówką stożkową

b) podłączenie do rdzenia przewodu betonowego i tłoczenie betonu pod ciśnieniem ok. 6 atm.

c) otwarcie końcówki stożkowej i wypełnianie betonem otworu pod świdrem, wyciąganie świdra bez obracania nim (ciśnienie betonu powinno samo wypychać świder, jeżeli przy ciśnieniu 6 atm. świder nie wychodzi – wyciąganie wspomaga się wyciągarką)

d) wyciągnięcie świdra – otwór po świdrze wypełniony mieszanką betonową

e) wprowadzenie do świeżej mieszanki betonowej zbrojenia za pomocą wibratora

Pale o średniej i dość dobrej nośności w gruncie. Technologia bardzo szybka i efektywna.

Zastosowanie – w gruntach spoistych twardoplastycznych i niespoistych zagęszczonych w terenie zabudowanym. Nie należy kończyć w gruntach niespoistych luźnych i sredniozagęszczonych.

Pale wkręcane „Atlas”

Etapy wykonawstwa:

a) wkręcenie w grunt rurowej żerdzi z głowicą rozpychającą grunt i traconym ostrzem

b) wprowadzenie zbrojenia pala do wnętrza żerdzi

c) wypełnienie wnętrza żerdzi i górnego leja zasypowego betonem

d) wykręcanie żerdzi i wypełnianie otworu po głowicy betonem (ruch obrotowy żerdzi jest tak dopasowany do ruchu pionowego, aby głowica formowała w gruncie pobocznicę pala w kształcie przypominającym gwint)

Pale o dość dużej nośności w gruncie. Technologia bardzo szybka i efektywna.

Zastosowanie – w gruntach spoistych twardoplastycznych i plastycznych oraz w gruntach niespoistych średniozagęszczonych do zagęszczonych o ID ≤ 0.70, w terenie zabudowanym.

Pale wkręcane „Omega”

Etapy wykonawstwa:

a) wkręcanie w grunt rurowej żerdzi z głowicą rozpychającą grunt i traconym ostrzem

b) podłączenie do żerdzi przewodu z betonem pod ciśnieniem

c) wykręcanie żerdzi i wypełnianie betonem otworu pod głowicą (kierunek obrotów żerdzi jest taki sam jak przy wkręcaniu)

d) wprowadzenie zbrojenia pala do świeżej mieszanki betonowej – podobnie jak w palach CFA (zbrojenie może być wprowadzane również do wnętrza żerdzi przed betonowaniem – podobnie jak w palach „Atlas”).

Pale o dość dużej nośności w gruncie. Technologia bardzo szybka i efektywna.

Zastosowanie – w gruntach spoistych twardoplastycznych i plastycznych oraz w gruntach niespoistych średniozagęszczonych do zagęszczonych o ID ≤ 0.70, w terenie zabudowanym.

Pale wkręcane „Tubex”

Etapy wykonawstwa:

a) wkręcenie w grunt rury stalowej z odpowiednim ostrzem przyspawanym do rury, w czasie wkręcania pod ostrze tłoczona jest iniekcja z zaczynu cementowego, która ułatwia pogrążanie rury, a po związaniu poprawia pracę pobocznicy w gruncie

b) wprowadzenie zbrojenia pala do wnętrza rury

c) wypełnienie wnętrza rury betonem (wykonawstwo pala zakończone, rura stalowa pozostaje na stałe)

Pale o dużej i bardzo dużej nośności w gruncie. Technologia szybka i efektywna.

Zastosowanie – w terenie zabudowanym w gruntach niespoistych średniozagęszczonych o ID ≤ 0.70 oraz w gruntach spoistych plastycznych i twardoplastycznych (IL = 0.0 ÷ 0.5), w terenie zabudowanym.

Pale wbijane z rur stalowych zamkniętych

Etapy wykonawstwa:

a) wbijanie w grunt za pomocą kafara rury stalowej z zamkniętym dnem, wzmocnionym żebrami

b) wypełnienie wnętrza rury piaskiem z dodatkiem wapna i pozostawienie niewypełnionego górnego odcinka o długości około 3.0 m

c) wprowadzenie zbrojenia do wnętrza rury i wypełnienie betonem (wytrzymałość trzonu pala zapewnia rura stalowa, zbrojenie potrzebne jest do powiązania pala z żelbetowym oczepem)

Pale o dużej nośności w gruncie.

Zastosowanie – w gruntach niespoistych średniozagęszczonych do zagęszczonych o ID ≤ 0.70, bardzo popularne w budownictwie hydrotechnicznym – w fundamentowaniu w akwenach wodnych.

25. Opisać szczegółowo technologię wykonywania dowolnego rodzaju pali wbijanych.

Wykonanie pali wbijanych polega na wprowadzeniu w grunt stalowej rury(buta stalowego ) zakończonej ostrzem traconym przy pomocy palownicy wyposażonej w kafar hydrauliczny, spalinowy, wolno spadowy .

 

Kosz zbrojeniowy umieszcza się w środku suchej rury dzięki czemu pal jest zbrojony na całej długości lub po wypełnieniu rury mieszanką betonową.

Rurę wyciąga się za pomocą wyciągarki oraz przy pomocy wibracji z kafara. Wibracje ułatwiają

wyciagnięcie rury, powodują dogęszczenie grunty wokół pobocznicy oraz zagęszczenie betonu.

26. Opisać szczegółowo technologię wykonywania dowolnego rodzaju pali wierconych (lub wkręcanych). (było wyzej opisane wszystkie rodzaje pali nie ma sensu powtarzac)

27. Pale wbijane :

Szerokie zastosowanie, a szczególnie w budownictwie hydrotechnicznym. Zalecane w gruntach niespoistych średniozagęszczonych i zagęszczonych do ID < 0.75 oraz w gruntach spoistych w stanie twardoplastycznym i plastycznym . W terenie niezabudowanym

Pale wiercone :

Zastosowanie w gruntach spoistych co najmniej twardoplastycznych i niespoistych zagęszczonych (ID > 0.70) nawodnionych, w terenie zabudowanym. Nie należy kończyć w gruntach niespoistych luźnych i średniozagęszczonych.

Pale wkręcane

Zastosowanie – w gruntach spoistych twardoplastycznych i (IL = 0.0 ÷ 0.5) oraz w gruntach niespoistych średniozagęszczonych do zagęszczonych o ID ≤ 0.70, w terenie zabudowanym.

28. Dlaczego w wykonawstwie pali wierconych w rurach osłonowych należy rurą wyprzedzać świder i kontrować otwór wiertniczy wodą (co to znaczy kontrowanie wodą) ?

Wykonawstwu pali wierconych, z wydobywaniem gruntu, zawsze towarzyszy pewne

odprężenie podłoża, zmiana stanu naprężeń pionowych i poziomym oraz w konsekwencji

rozluźnienie gruntu. Stan zmiany naprężeń oraz stopień rozluźnienia

zależy od tego czy rura wyprzedza swieder czy tez nie . Rura ta zapewnie również stateczność ścian otworu . Rury osłonowe - inwentaryzowane o długości 2 do 5 m, łączone ze sobą szczelnymi zamkami, powinny być wprowadzane w grunt za pomocą wciskarki hydraulicznej wymuszającej ruchy pionowe i oscylacyjno-obrotowe, bez użycia wibracji i bez wstrząsowo. wiercenie otworu odpowiednimi narzędziami, w miarę potrzeby uzupełnianie wody(kontrowanie ) , aby utrzymać wymagane nadciśnienie.

29. Dlaczego w wykonawstwie pali wierconych bez rur osłonowych stosuje się zawiesinę iłową. Jaka jest zasada działania takiej zawiesiny ?

Wiercenie otworu w osłonie z zawiesiny iłowej (zawiesina tiksotropowa – pozwalająca na utrzymywanie ścianek otworu w stateczności, poziom zawiesiny powinien być wyższy niż poziom wody w gruncie) . Podczasz betonowania wypierana zawiesina stabilizująca jest odprowadzana jest do zbiornika, gdzie następuje jej oczyszczenie, po czym nadaje się ona do ponownego użycia.

30. Obliczanie sił w palach metodą sztywnego oczepu: założenia, podstawowe wzory dla układów płaskich i przestrzennych.

Metoda sztywnego oczepu

W metodzie tej dokonuje się takich uproszczeń w schemacie obliczeniowym fundamentu palowego, aby można go było rozwiązać sposobem „ręcznym” (praktycznie bez wykorzystywania komputera). Uproszczenia te polegają na przyjęciu oczepu jako sztywnego bloku, natomiast pali jako prętów obustronnie przegubowych (tzw. wahaczy). W wyniku obliczeń możemy otrzymać tylko siły osiowe w palach (nie otrzymamy ani momentów zginających ani przemieszczeń). Momenty w oczepie możemy tu otrzymać metodą wtórną, w której siły w palach zamieniamy na obciążenie, a słupy i ściany budowli stają się wówczas podporami (metoda odwróconego stropu).

Układ dwuwymiarowy:

xj

n – liczba pali

Nj dodatnie – pale wciskane, ujemne – pale wyciągane

Rysunki w6_1 s.55

Układ trójwymiarowy:

31. Jakie są zasadnicze wady metody sztywnego oczepu obliczania sił w palach ?

32. Naszkicować i scharakteryzować schemat obliczeniowy przykładowego fundamentu palowego do metody uogólnionej (metoda współpracy pali ze sprężystym ośrodkiem gruntowym).

Metoda uogólniona

W metodzie tej przygotowuje się schemat obliczeniowy fundamentu palowego, w którym pale przyjmuje się jako pręty współpracujące na całej swojej długości z gruntem jako ośrodkiem sprężystym lub sprężysto-plastycznym. Uwzględniony jest w ten sposób wpływ warunków gruntowych na otrzymywane wyniki. Metody 1.1 i 1.2 praktycznie tego wpływu nie uwzględniały. Współpracę pali z gruntem wyraża się za pomocą szeregu podpór sprężystych lub sprężysto-plastycznych, rozmieszczonych wzdłuż pali. Sposób wyznaczania parametrów tych podpór podaje m. in. Kosecki (1988). Dobranie parametrów tych podpór jest największym przybliżeniem w tej metodzie i największym mankamentem. Powstające w efekcie schematy statyczne fundamentów palowych są wielokrotnie statycznie niewyznaczalne, wymagające do rozwiązania programów komputerowych do macierzowej analizy konstrukcji. W przypadku podpór sprężystych obliczenia wykonuje się jednoetapowo a w przypadku podpór sprężysto-plastycznych – kilkuetapowo: iteracyjnie lub krokowo. W wynikach obliczeń otrzymuje się w miarę rzeczywiste wartości sił i momentów w palach, sił wewnętrznych w nadbudowie i przemieszczeń całej konstrukcji. Jak dotąd jest to najlepsza z metod obliczania fundamentów palowych, znajdująca zastosowanie w praktyce. siły w palach

Metoda obliczen z rysunkiem w6_1 s.59

33. Podać podstawowe wzory i założenia do obliczania nośności pali wciskanych i wyciąganych według polskiej normy.

1) Nośność pala wciskanego pojedynczego

Pal wciskany uzyskuje swoją nośność w gruncie N dzięki oporowi gruntu pod podstawą pala i oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy Ns. W niektórych przypadkach nośność ta może być obniżona przez tarcie negatywne Tn wzdłuż górnego odcinka pobocznicy.

Nośność na wciskanie w gruncie Nt pala pojedynczego wedługpolskiej normy oblicza się ze wzoru:

Nt=Np+Ns-Tn=Sp*Ap* +

Warunek nośności dla pala wciskanego jest spełniony gdy współczynnik m = 0.7 gdy fundament opiera się na jednym palu m = 0.8 gdy na dwóch palach i m = 0.9 gdy fundamwięcej niż dwóch palach.

Qr mNt

War tość obliczeniowe q(r) i t(r) wyznaczamy ze wzorów:

=γm*q =γm*t [Kpa]

Interpolacja q i t względem głębokości

Przed dokonaniem interpolacji q i t względem głębokości należy wyznaczyć poziom interpolacji. Poziom ten w przypadku występowania samych gruntów mineralnych przyjmuje się w poziomie pierwotnego terenu. W przypadku występowania w górnych partiach podłoża gruntów organicznych i nasypów poziom interpolacji przyjmuje się na wysokości zastępczej hz nad poziomem pierwszej warstwy przenoszącej obciążenie z pala. Wysokość hz określa się według wzoru:

hz=0,65

Opory q wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości q z tablicy 1 normy na głębokości hc poniżej poziomu interpolacji. Na dalszej głębokości pozostają już stałe. Głębokość hc, zwana głębokością krytyczną dla oporów q, zależy od średnicy pala D, rodzaju gruntu i technologii pala:

a) w przypadku pali wbijanych w grunty niespoiste hc=10

b) w przypadku pali wierconych w gruntach niespoistych: hc=1,1*10

c) w przypadku pali w gruntach spoistych i niespoistych luźnych przyjmuje się hc = 10 m, niezależnie od średnicy i technologii pala.

W powyższych wzorach Do – jest średnicą porównawczą pala równą Do = 0.4 m.

Opory t wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości t z tablicy 2 normy na głębokości ht = 5.0 m poniżej poziomu interpolacji, niezależnie od rodzaju gruntu oraz średnicy i rodzaju pala. Poniżej głębokości ht wartość t pozostaje stała W obliczeniach nośności pali pomija się wpływ na ogólną pracę pala cienkich przewarstwień gruntów słabych o miąższości do 0.5 m znajdujących się wśród gruntów nośnych, przyjmują jednak w tych przewarstwieniach wartość t =0.

Tarcie negatywne

Tarcie negatywne wzdłuż pobocznicy pala powstaje w wyniku przemieszczania się w dół lub osiadania górnych warstw gruntowych względem pala. Tarcie to może wystąpić generalnie w trzech przypadkach

a) w przypadku przechodzenia pala przez warstwy gruntów nieskonsolidowanych (np. luźno usypane świeże nasypy, składowiska odpadów, torfy i namuły), które ulegają osiadaniom pod wpływem własnego ciężaru,

b) w przypadku przewidywanego dodatkowego obciążenia naziomu,

c) w przypadku przewidywanego obniżenia zwierciadła wody gruntowej.

Dla gruntów słabych, luźnych i organicznych oraz nasypów przyjmuje się tarcie negatywne tn= 5 ÷ 10 kPa (tabl. 3 PN) ze współczynnikiem technologicznym Ss=1.0. W gruntach mineralnych wytrzymałych tarcie negatywne tn oblicza się według takich samych zasad jak tarcie pozytywne, przyjmując współczynnik materiałowy γm = 1.1, współczynnik technologiczny Ss według tabl. 4 PN, natomiast poziom interpolacji w poziomie terenu.

2) Nośność pala wyciąganego pojedynczego

Pal wyciągany uzyskuje swoją nośność w gruncie Nw tylko dzięki oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy (rysunek poniżej). W palu wyciąganym z oczywistych względów nie pracuje podstawa i pomija się tarcie negatywne. Nośność na wyciąganie Nw w gruncie pala pojedynczego według polskiej normy oblicza się ze wzoru:

War tości tarcia t(r) przyjmuje się i określa według takich samych zasad jak w przypadku pala wciskanego. Poziom interpolacji dla przypowierzchniowych warstw podłoża przyjmuje się w poziomie terenu pierwotnego

Warunek nośności: Qt mNw

gdzie współczynnik m przyjmuje się tak jak dla pali wciskanych. Nośność pala wyciąganego jest generalnie dużo niższa niż pala wciskanego. Ponadto w przypadku pala wyciąganego może nastąpić gwałtowne zerwanie pobocznicy i drastyczny, niekontrolowany spadek nośności pala, prowadzący w konsekwencji do groźnej awarii lub katastrofy budowlanej. Zjawiska takiego nie obserwuje się w palach wciskanych. Dlatego należy zachować dużą ostrożność i rozwagę w obliczaniu i projektowaniu pali wyciąganych, a szczególnie obciążonych cyklicznie lub powtarzalnie.

3) Nośność pala wciskanego w grupie

Nośność pala wciskanego znajdującego się w grupie pali może być większa, równa lub mniejsza o nośności pala pracującego pojedynczo. Zależy to od parametrów warstw nośnych, technologii pali oraz odległości między sąsiednimi palami. W przypadku pali wbijanych w piaski luźne (o ID < 0.33) nośność grupy pali jest równa sum nośności pali pojedynczych gdy rozstaw osiowy pali r ≥ 4D. Gdy rozstaw r wynosi 3D ÷ 4D, to sumę nośności pali pojedynczych można zwiększyć o 15%, a gdy r < 3D to sumę tę można zwiększyć o 30%. Tak wyznaczona nośność grupy pali nie może przekraczać jednak nośność zastępczego fundamentu powierzchniowego o wymiarach wyznaczonych zewnętrznym obrysem pali i posadowionego na głębokości podstaw pali. Nośność grupy pali równa się sumie nośności pali pojedynczych w następujących przypadkach:

a) pale opierają się na skale,

b) dolne końce pali są zagłębione na co najmniej 1.0 m w zagęszczone grunty gruboziarniste (co najmniej piaski grube) lub w zwarte grunty spoiste,

c) pale wbijane są bez wpłukiwania w średniozagęszczone lub zagęszczone grunty niespoiste.

W pozostałych przypadkach, nie wymienionych wyżej (np. pali wierconych w piaskach drobnych zagęszczonych, czy pali wbijanych w grunty spoiste plastyczne i twardoplastyczne) nośność grupa pali może być równa lub mniejsza od sumy nośności pali pojedynczych w zależności od zachodzenia na siebie stref oddziaływania sąsiednich pali. Gdy strefy te zachodzą na siebie występuje redukcja nośności pali w grupie, gdy strefy nie zachodzą na siebie – nośność grupy pa równa jest sumie nośności pali pojedynczych. Strefy oddziaływania pali na grunt przyjmuje się w kształcie stożków o łamanych tworzących Promień tych stożków R w poziomie podstaw pali oblicza się ze wzoru:

R=D/2+

w którym kąt αi odczytuje się z tabl. 7 normy

Nośność pala wciskanego w grupie oblicza się ze wzoru:

Nt=Np.+ml*Ns-Tn

w którym współczynnik redukcyjny m1 odczytuje się z tabl. 8 normy w zależności od stosunku r/R.

4) Nośność pala wyciąganego w grupie

Nośność grupy pali wyciąganych w grupie przyjmuje się według zbliżonych zasad jak w przypadk pali wciskanych. W przypadku pali wbijanych w piaski luźne może nastąpić wzrost nośności grup pali wyciąganych do 30% w stosunku do sumy nośności pali pojedynczych, w zależności od rozstawu pali – tak samo jak w przypadku pali wciskanych. W pozostałych przypadkach może wystąpić redukcja nośności grupy pali, w zależności od zasięgu stref oddziaływania pali w gruncie Strefy te w palach wyciąganych rozwijają się inaczej niż w palach wciskanych W przypadku występowania przewarstwień z gruntów nienośnych o miąższości powyżej 0.5 m przyjmuje się, że następuje w nich zanik stref oddziaływania, a w warstwie nośnej leżące powyżej, strefy te rozwijają się od początku na nowo. Promień zasięgu R stref oddziaływani w palach wyciąganych oblicza się ze wzoru:

R= +0,1h

przy czym przyjmuje się największą wartość tego promienia spośród wyliczonych dla poszczególnych stref (tak jak to pokazano na rysunku powyżej). Nośność pala wyciąganego w grupie oblicza się ze wzoru:

Ng=m1*Nw

w którym wartość współczynnika redukcyjnego m1 przyjmuje się według takich samych zasad jakw przypadku pali wciskanych.

Zagadnienia dodatkowe, do zapoznania się według normy:

- zalecenia dotyczące minimalnego zagłębienia pali w warstwach nośnych,

- obliczanie nośności pali z powiększonymi podstawami,

- obliczanie nośności pali rurowych otwartych

- obliczanie nośności pali przy występowaniu warstw słabszych pod podstawami pali.

33. Podać podstawowe wzory i założenia do obliczania nośności pali wciskanych i wyciąganych według polskiej normy.

Nośność pala wciskanego pojedynczego

Pal wciskany uzyskuje swoją nośność w gruncie Nt dzięki oporowi gruntu pod podstawą pala Np i oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy Ns. (rysunek poniżej). W niektórych przypadkach nośność ta może być obniżona przez tarcie negatywne Tn wzdłuż górnego odcinka pobocznicy. Nośność na wciskanie w gruncie Nt pala pojedynczego według

polskiej normy oblicza się ze wzoru:

Sp, Ss – współczynniki technologiczne, zależne od technologii pala i

rodzaju gruntu, odczytywane z tabl. 4 normy,

Ap – powierzchnia podstawy pala,

Asi – powierzchnia pobocznicy pala w warstwie i,

q(r) – jednostkowy graniczny opór gruntu pod podstawą pala,

ti (r) – jednostkowy graniczny opór tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w warstwie i,

nj t – jednostkowe tarcie negatywne gruntu wzdłuż pobocznicy pala w

warstwie j, powodującej tarcie negatywne,

Warunek nośności dla pala wciskanego jest spełniony gdy:

Q_r ≤ m N_t

Nośność pala wyciąganego pojedynczego

Pal wyciągany uzyskuje swoją nośność w gruncie Nw tylko dzięki oporowi tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy (rysunek poniżej). W palu wyciąganym z oczywistych względów nie pracuje podstawa i pomija się tarcie negatywne.

Nośność na wyciąganie Nw w gruncie pala pojedynczego według polskiej normy oblicza się ze wzoru:

Sw – współczynnik technologiczny, zależny od technologii pala i rodzaju

gruntu, odczytywany z tabl. 4 normy,

Asi – powierzchnia pobocznicy pala w warstwie i,

Ti (r) – jednostkowy graniczny opór tarcia gruntu wzdłuż pobocznicy pala

w warstwie i,

Wartości tarcia t(r) przyjmuje się i określa według takich samych zasad jak w przypadku pala wciskanego. Poziom interpolacji dla przypowierzchniowych warstw podłoża przyjmuje się w poziomie terenu pierwotnego

34. W jakich sytuacjach wyznacza się zastępczy poziom interpolacji dla oporów q i t w obliczeniach nośności pali. (wykład 6.1. strona 8)

Przed dokonaniem interpolacji q i t względem głębokości należy wyznaczyć poziom interpolacji. Poziom ten w przypadku występowania samych gruntów mineralnych przyjmuje się w poziomie pierwotnego terenu. W przypadku występowania w górnych partiach podłoża gruntów organicznych i nasypów poziom interpolacji przyjmuje się na wysokości zastępczej hz nad poziomem pierwszej warstwy przenoszącej obciążenie z pala. Wysokość hz określa się według wzoru: h_z

suma- suma ciężarów warstw leżących nad pierwszą warstwą nośną.

gamma n- ciężar objętościowy pierwszej warstwy nośnej, przenoszącej obciążenie z pala.

35. Wyjaśnić zjawisko głębokości krytycznych dla oporów gruntu pod podstawą (hc) i wzdłuż pobocznicy (ht) pali i podać zalecenia polskiej normy dotyczące wyznaczania wielkości hc i ht.

Opory q wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości q z tablicy 1 normy na głębokości hc poniżej poziomu interpolacji. Na dalszej głębokości pozostają już stałe (rysunek wyklad 6.1. strona 9). Głębokość hc, zwana głębokością krytyczną dla oporów q, zależy od średnicy pala D, rodzaju gruntu i technologii pala:

- w przypadku pali wbijanych w grunty niespoiste:

- w przypadku pali wierconych w grunty niespoiste

- w przypadku pali w gruntach spoistych i niespoistych luźnych przyjmuje się
hc = 10m, niezależnie od średnicy i technologii pala

D₀ – jest średnicą porównawczą pala równą D₀ = 0.4 m.

Opory t wzrastają liniowo z głębokością od zera w poziomie interpolacji do wartości t z tablicy 2normy na głębokości ht = 5.0 m poniżej poziomu interpolacji, niezależnie od rodzaju gruntu oraz średnicy i rodzaju pala. Poniżej głębokości ht wartość t pozostaje stała (rysunek powyżej). W obliczeniach nośności pali pomija się wpływ na ogólną pracę pala cienkich przewarstwień gruntów słabych o miąższości do 0.5 m znajdujących się wśród gruntów nośnych, przyjmując jednak w tych przewarstwieniach wartość t =0

36. Wyjaśnić zjawisko tarcia negatywnego w palach i zalecenia polskiej normy dotyczące tego zjawiska.

Tarcie negatywne wzdłuż pobocznicy pala powstaje w wyniku przemieszczania się w dół lub

osiadania górnych warstw gruntowych względem pala. Tarcie to może wystąpić generalnie w trzech przypadkach (rysunek wykład 6.1. strona 10):

- w przypadku przechodzenia pala przez warstwy gruntów nieskonsolidowanych (np. luźno usypane świeże nasypy, składowiska odpadów, torfy i namuły), które ulegają siadaniom pod wpływem własnego ciężaru

- w przypadku przewidywanego dodatkowego obciążenia naziomu

- w przypadku przewidywanego obniżenia zwierciadła wody gruntowej

Dla gruntów słabych, luźnych i organicznych oraz nasypów przyjmuje się tarcie negatywne tn(r)=5-10kPa (tabl. 3 PN) ze współczynnikiem technologicznym S_S=1.0. mineralnych wytrzymałych tarcie negatywne tn(r) oblicza się według takich samych zasad jak tarcie pozytywne, przyjmując współczynnik materiałowy γm = 1.1, współczynnik technologiczny Ss

według tabl. 4 PN, natomiast poziom interpolacji w poziomie terenu.

tarcie negatywne:

42. Przebieg i interpretacja badania dynamicznego nośności pala ?

Badanie dynamiczne pala polega na uderzeniu w głowicę pala bijakiem (o ciężarze ok. 1 ÷ 2% nośności pala) oraz pomiarze przyspieszeń i odkształceń w materiale pala za pomocą odpowiednich czujników przymocowanych do pala tuż pod głowicą. Pomierzone sygnały, po odpowiednim przetworzeniu rejestruje się w pamięci komputera. Najczęściej wykonuje się kilku uderzeń bijakiem z różnych (coraz większych) wysokości.

Na podstawie znajomości parametrów pala i warunków gruntowych przygotowuje się model

teoretyczny pala z otaczającym gruntem. Następnie przeprowadza się numeryczną symulację

uderzenia w głowicę pala siłą o wartości i przyspieszeniu jak w badaniu terenowym. Porównywanie sygnału (przebiegu fali) obliczonego z pomierzonym pozwala na iteracyjną korektę parametrów modelu teoretycznego do uzyskania jak najlepszej zgodności. Następnie przeprowadza się symulację próbnego obciążenia statycznego pala teoretycznego o określonych wyżej charakterystykach i otrzymuje wykres obciążenie-osiadanie, na podstawie którego wyznacza się nośność graniczą i nośność dopuszczalną pala. Nie zalecane jest wykonywanie tylko badań dynamicznych pali na danej budowie. Wskazana jest weryfikacja tych badań co najmniej jednym próbnym obciążeniem statycznym.

43. Naszkicować zbrojenie pali i szczegóły połączeń głowic pali z oczepami fundamentowymi.

44. Opisać technologię wykonywania studni i kesonów fundamentowych. Określanie nośności w gruncie.

45. Jaka jest zasadnicza różnica w wykonawstwie studni i kesonów fundamentowych ?

Nie mogłem nic znaleźć w wykładach na temat kesonów czy studni

46. Wymienić rodzaje i naszkicować konstrukcje ścian oporowych.

Ze względu na materiał:

- murowane (z cegły lub kamienia

- betonowe

- żelbetowe

Ze względu na konstrukcję i kształt przekroju poprzecznego:

- masywne (najczęściej murowane lub betonowe) – ściany tego typu utrzymują stateczność

(przejmują parcie gruntu) dzięki swojej dużej masie. Kształty: prostokątny, schodkowy, trapezowy, złożony

- półmasywne z elementami odciążającymi (betonowe lub żelbetowe) – ściany tego typu

utrzymują stateczność częściowo dzięki masie, częściowo dzięki redukcji parcia gruntu przez

elementy odciążające. Konstrukcje: ściany z jednym lub dwoma wspornikami, ściany z płytą

odciążajacą (rys. 5.2).

- lekkie (wyłącznie żelbetowe) – ściany te zachowują stateczność dzięki ciężarowi gruntu

zalegającego na wewnętrznej odsadzce fundamentowej. Konstrukcje: ściany płytowo-kątowe, ściany płytowo-żebrowe, płytowe z elementami kotwiącymi (rys. 5.3).

47. Naszkicować układ obciążeń pionowych i poziomych działających na ścianę oporową ze wspornikiem odciążającym (lub na ścianę płytowo-kątową).

48. Naszkicować układ obciążeń pionowych i poziomych działających na ścianę oporową masywną (lub półmasywną z płytą odciążającą).

49. Opisać wpływ przemieszczeń ściany oporowej na wartość parcia gruntu działającego na tę ścianę.

Parcie i odpór gruntu jest oddziaływaniem, którego wartość zależy od przemieszczeń

i odkształcalności konstrukcji oporowej. Zależność parcia i odporu gruntu od przemieszczeń

konstrukcji oporowej można przedstawić graficznie, jak na rysunku poniżej.

Przyjęcie odpowiedniej wartości parcia w przypadku ścian oporowych nie jest sprawą oczywistą, gdyż wartość ta zależy od przemieszczeń ściany, a przemieszczenia te z kolei są wynikiem miedzy innymi parcia gruntu. Projektowanie ścian oporowych na parcie spoczynkowe (E0) jest zbyt asekuracyjne i raczej niewłaściwe. Parcie takie przyjmuje się dla konstrukcji, które nie ulegają żadnym przemieszczeniom – np. ściany tuneli lub dużych kolektorów i rurociągów. Projektowanie z kolei na parcie graniczne (Ea) może być zbyt ryzykowne, gdyż jest ono najmniejsze ze wszystkich parć i występuje dopiero przy znacznych i nieskrępowanych przemieszczeniach ściany. Ściany oporowe powinno się projektować na parcie pośrednie, przyjmowane w przybliżeniu EI = (Ea + E0)/2 lub EI = (2Ea + E0)/3, bądź ustalane dokładniej na podstawie obliczeń iteracyjnych.

60. Obudowy głębokich wykopów: rodzaje konstrukcji i sposoby podparć i zakotwień.

Obudowy wykopów - są to konstrukcje oporowe wykonywane w celu utrzymania ścian głębokich wykopów w stateczności oraz ogranicające przmieszczenia tych ścian.

Zastosowanie głębokich wykopów:

- budowa płytkich tuneli podzimnych: drogowych, kolejowych, metra

- budowa wielopoziomowych kondygnacji poziemnych budynków użyteczności publicznej

- budowa wielopoiomowych parkingów i garaży podziemnych

- wykonawstwo głębokich posadowień niektóryh obiektów: filarów, pylonów mostowych, kominów, wież, reaktorów, wielkich pieców itp.

- budowa głębokich lub podziemnych obiektów przemysłowych: zbiorników, basenów, magazynów, składów itp.

- inne zastosowania

Podział obudów wykopów:

A. Ze względu na materiał i konstrukcję przekroju poprzecznego:

- stalowe ścianki szczelne - z profili takich samych jak typowe ścianki szczelne: najczęściej z profili korytkowych (typu U) lub zetowych. Profile wprowadza się w grunt poprzez wbijanie lub wwibrowywanie, a w terenach zurbanizowanych przez wciskanie.

- obudowa berlińska - wykonywana z profili stalowych walcowanych (dwuteowników normalnych lub typu HEB lub z podwójnych ceowników) wbijanych w grunt (lub

wwibrowywanych, bądź zapuszczanych we wcześniej wykonane otwory wypełnione

betonem lub zawiesiną twardniejącą). Rozstaw profili od 1.0 do 2.0 m. Przestrzenie

między profilami wypełniane tzw. opinką drewnianą (grube deski lub tzw. kantówki).

Opinkę wstawia się w miarę pogłębiania wykopu. Obudowę berlińską można

stosować przy braku wody gruntowej.

- ściany szczelinowe – są ściany żelbetowe, wykonywane monolitycznie w sekcjach o długości od 3.0 do 6.0 m. Grubości ścian od 0.5 m do 1.0 m (1.2 m). Ściany betonuje się

w szczelinach, wykonywanych w gruncie za pomocą specjalnych koparek. W czasie

głębienia, ściany wąskiego wykopu utrzymywane są w stateczności za pomocą tzw.

zawiesiny tiksotropowej. Betonowanie szczeliny odbywa się metodą „kontraktor”.

Ściany szczelinowe mogą być również prefabrykowane, wykonywane poprzez

zagłębianie elementów prefabrykowanych w szczelinę z zawiesiną twardniejącą

- ściany palowe – ściany zwane również palisadami, zbudowane są z pali monolitycznych wykonywanych jeden obok drugiego. Wykorzystuje się tutaj technikę pali wierconych w rurach obsadowych lub pali wierconych świdrem ciągłym (CFA). Średnice pali

wynoszą od 400 do 800 mm. Palisady mogą być wykonywane z pali na styk lub

z niewielkimi przerwami, bądź jako ciągłe z pali nachodzących na siebie.

Palisady nieciągłe wykonuje się w dobrych warunkach gruntowych i przy braku wody

gruntowej. Przerwy miedzy palami mogą być większe i wypełniane w czasie głębienia

wykopu betonem natryskowym.

Palisady ciągłe wykonuje się na przemian z tzw. pali miękkich i pali twardych. Pale

miękkie – niezbrojone, wykonywane są w pierwszej kolejności z betonu gorszej

jakości. Pale twarde – zbrojone, wykonuje się w drugiej kolejności, po dwóch-trzech

dniach od wykonania pali miękkich. Zazębianie pali wykonuje się na około 5 ÷ 10 cm.

B. Ze względu na schemat pracy pracy w gruncie i sposób podparcia:

- obudowy wspornikowe

- obudowy rozpierane jednokrotnie lub wielokrotnie

- obudowy kotwione jednokrotnie lub wielokrotnie

Podparcia i zakotwienia ścian obudów wykopów:

- Rozpory - stosuje się najczęściej w przypadku wykopów liniowych o szerokości nie przekraczającej 15.0 ÷ 20.0 m (wynika to z wyboczenia rozpór). Rozpory stosuje się też w wykopach prostokątnych lub o bardziej złożonych kształtach w planie – wówczas, oprócz typowych rozpór pomiędzy przeciwległymi ścianami stosuje się również rozpory narożne – zastrzały. Do rozpór wykorzystuje się najczęściej rury stalowe lub profile stalowe walcowane, np. typu HEB lub z podwójnych ceowników. W niektórych przypadkach rozpory mogą być o konstrukcji kratowej.Rozstaw rozpór przyjmuje się od 3.0 do 6.0 m. Im większy rozstaw rozpór tym lepiej, gdyż stanowią mniejsze utrudnienie dla prowadzonych robót wewnątrz wykopu (głębienie wykopu, prace zbrojarskie i betoniarskie). Rozpory najczęściej współpracują z kleszczami. Kleszcze mogą być wykonywane z pojedynczych lub podwójnych dwuteowników lub podwójnych ceowników. Oparcie rozpór na kleszczach może być realizowane bądź za pomocą np. specjalnych siodełek spawanych do kleszczy bądź za pomocą wsporników spawanych do rozpór. Luz montażowy pomiędzy rozporami i kleszczami wypełnia się dopasowanymi blachami lub klinami. W przypadku obudów stalowych (ścianki szczelne lub obudowy berlińskie) kleszcze mocuje się przez spawanie do profili obudów. W przypadku obudów żelbetowych kleszcze spawa się do blach mocowanych do obudowy za pomocą nawiercanych kołków rozporowych, np. typu HILTI. W ścianach szczelinowych i palisadach oprócz kleszczy stosuje się zwykle na górze monolityczny żelbetowy oczep (wieniec) łączący wszystkie sekcje lub pale. Oczep taki znacznie poprawia pracę obudowy (eliminuje klawiszowanie sekcji i pali). W ścianach palowych, ze względu na nieuniknione niedokładności wykonawcze stosuje się czasami kleszcze z monolitycznych belek żelbetowych. Połączenie rozpór z belką żelbetową można wykonstruować w podobny sposób jak z kleszczami stalowymi. W przypadku ścian szczelinowych często rezygnuje się z kleszczy. Układ rozpór należy wówczas dostosować do układu dylatacji pomiędzy sekcjami oraz odpowiednio zaprojektować zbrojenie poziome w ścianach szczelinowych, które będzie miało za zadanie przejąć poziome momenty zginające.

- Zakotwienia - W przypadku obudów wykopów najczęściej stosuje się zakotwienia iniektowane wstępnie sprężane. Zakotwienia takie składają się z buławy iniekcyjnej o średnicy 15 ÷ 20 cm i długości 3.0 ÷ 6.0 m (8.0 m), cięgna oraz głowicy kotwiącej. Cięgna najczęściej wykonuje się z kilku splotów drutu ze stali o dużej wytrzymałości na rozciąganie (ponad 1000 MPa). Buławy iniekcyjne wykonuje się z zaprawy cementowej wtłaczanej pod ciśnieniem

kilkudziesięciu atmosfer. Generalnie wyróżnia się dwie metody wykonywania buław iniekcyjnych: metodę jednoetapową i dwuetapową. W obu metodach w pierwszej kolejności wierci się otwór, który może być orurowany lub w zawiesinie iłowej. Następnie do otworu wprowadza się cięgno kotwiące, którego część buławowa zaopatrzona jest w odpowiednie elementy stalowe poprawiające zespolenie cięgna z zaprawą cementową w buławie.

61. Dlaczego w obudowach wykopów kotwionych najczęściej stosuje się zakotwienia sprężane?

Naprężanie zakotwień ma na celu głównie:

- zmobilizowanie oporu buławy w gruncie i wybranie wszystkich luzów

- cofnięcie obudowy z powrotem do gruntu i zmniejszenie jej przemieszczeń, powstałych w wyniku głębienia wykopu

62. Naszkicować etapy realizacji tunelu podziemnego w ścianach szczelinowych metodą stropową (lub otwartą).

63. Podać przykładowe podłoża gruntowe wymagające wzmocnienia

Wzmocnienia wymaga podłoże gruntowe zbudowane miedzy innymi z luźnych gruntów niespoistych (piasków, pospółek), miękkoplastycznych gruntów spoistych (glin, pyłów) oraz płytko zalegających (do głębokości ok. 3.0 m) gruntów organicznych (głębsze zaleganie gruntów organicznych wymaga już posadowienia głębokiego).

64. Opisać szczegółowo wzmacnianie podłoża gruntowego za pomocą wibroflotacji (lub zagęszczania dynamicznego).

Wibroflotacja – polega na zagęszczaniu luźnych gruntów sypkich, najczęściej nawodnionych przez wprowadzenie (wpłukanie) w grunt na żądaną głębokość specjalnie skonstruowanego wibratora o dużej mocy. Zagęszczanie wykonuje się w punktach o rozstawie 2 ÷ 3 m i odbywa się poprzez wibrację i tłoczenie wody pod ciśnieniem 3 ÷ 4 atm. W czasie zagęszczania powstają wolne przestrzenie w gruncie i lej na powierzchni terenu, które uzupełnia się materiałem dostarczanym z zewnątrz – najlepiej żwir lub tłuczeń. Po przeprowadzonej wibroflotacji w gruncie oprócz zwiększonego zagęszczenia pozostają słupy (kolumny) ze żwiru lub tłucznia o dość dużej nośności. Wibrator o średnicy około 30 cm składa się z części wibrującej, przegubu i nadbudowy (grubej żerdzi). W części wibrującej znajduje się wibrator w postaci pionowego walca obracającego się mimośrodowo wokół pionowej osi, co powoduje powstawanie drgań poziomych. Napęd wibratora jest hydrauliczny. W czasie zagłębiania woda wypływa pod ciśnieniem z ostrza, co ułatwia zagłębianie. Przy wyciąganiu wibratora zawór w ostrzu jest zamknięty, a woda tłoczona jest dyszami górnymi skierowanymi w dół, co ułatwia zagęszczanie piasków. Zasięg wibroflotacji w głąb wynosi do 8 (10) m. Po przeprowadzonej wibroflotacji podłoże gruntowe wymaga dodatkowego powierzchniowego dogęszczenia.

Zagęszczanie dynamiczne (konsolidacja dynamiczna) - polega na intensywnym zagęszczaniu gruntów za pomocą bardzo ciężkich ubijaków o masie 10 ÷ 40 ton, zrzucanych swobodnie z wysokości 10 ÷ 40 m. Jest to metoda zagęszczania bardzo wydajna i mało kosztowna. Nadaje się nie tylko do gruntów niespoistych, ale praktycznie do wszystkich gruntów, również miękkoplastycznych spoistych i organicznych. Zasięg wzmocnienia sięga głębokości 15.0 m i więcej. Wadą jej jest możliwość stosowania tylko w terenie otwartym, niezabudowanym. Po kilku uderzeniach bijaka na powierzchni terenu tworzy się lej, który wypełnia się gruntem gruboziarnistym i ponownie uderza bijakiem. W rezultacie gruby materiał sukcesywnie wbijany jest coraz głębiej, aż do osiągnięcia warstw gruntów nośnych. W przypadku podłoża z gruntów spoistych konsolidację dynamiczną wykonuje się w kilku fazach. Po każdej fazie ubijania - po 3 ÷ 4 uderzeniach w każdym punkcie daje się kilkutygodniową przerwę na tzw. oddech, czyli rozproszenie się nadwyżki ciśnienia porowego wody, powstałej w wyniku ubijania. Gdybyśmy tego nie robili, to nadciśnienie wody powodowałoby upłynnianie gruntów i brak efektów zagęszczenia. Po zakończeniu ubijania wyrównuje się powierzchnię terenu i dogęszcza powierzchniowo, np. za pomocą walców. Konsolidację dynamiczną można wykonywać punktowo, np. pod poszczególne stopy słupów hal przemysłowych lub handlowych, szczególnie wtedy gdy rozstawy słupów są dość znaczne.

65. Opisać szczegółowo wzmacnianie podłoża gruntowego za pomocą pali piaskowych (lub iniekcji strefowej).

Pale piaskowe zagęszczające wykonuje się najczęściej przez wbicie rury stalowej o średnicy 30 ÷ 40 cm z korkiem z półsuchego chudego betonu. Wbijanie odbywa się przez opuszczanie baby w kształcie cygara wewnątrz rury i uderzanie nią w dno z korka betonowego. Po osiągnięciu wymaganej głębokości wbicia, rurę przytrzymuje się aby dalej nie zagłębiała się i wybija się korek betonowy. Następnie do wnętrza rury dostarcza się porcjami piasek, który ubija się babą z jednoczesnym skokowym podciąganiem rury. W ten sposób formuje się pal w gruncie. Zagęszczenie podłoża uzyskuje się zarówno w trakcie wbijania rury poprzez rozpychanie go na boki, jak również w trakcie formowania pala.

Metoda iniekcji - Wzmacnianie podłoża gruntowego z gruntów niespoistych poprzez zeskalenie metodą iniekcji uzyskuje się poprzez wtłoczenie w pory gruntowe zaczynu cementowego, rzadkiej zaprawy cementowej lub związków chemicznych krzemu.

Zeskalanie (petryfikację) wykonuje się za pomocą tzw. inżektorów, tzn. cienkich rurek stalowych ∼ φ 50 mm wprowadzanych w grunt na żądaną głębokość za pomocą najczęściej płuczki. Rurki zaopatrzone są co ok. 0.5 m do 1.0 m w tzw. manszety (krótkie odcinki perforowane osłonięte z zewnątrz gumą). Do wnętrza rurek wprowadza się żerdź iniekcyjną z dwoma pakerami i dyszami bocznymi miedzy nimi. Iniekcję zaczyna się od dołu przez kolejne manszety. Żerdź umieszcza się tak aby dolny paker znalazł się pod manszetą, a górny – nad. Następnie tłoczy się iniekt, który uszczelnia pakery i rozpychając osłonę gumową wydostaje się na zewnątrz penetrując w grunt. Po wypełnieniu porów gruntowych, co objawia się spadkiem wydatku iniektu i wzrostem jego ciśnienia, przesuwa się zestaw iniekcyjny do kolejnej manszety wyżej. Taki sposób zeskalenia nazywa się iniekcją strefową. Jej zaletą jest równomierne zeskalenie gruntu na całej wysokości.

66. Posadowienie stóp i ław fundamentowych na poduszkach piaskowych: zalecenia wykonawcze i obliczenia.

Aby wzmocnić podłoże z gruntów spoistych miejscowo pod stopami i ławami fundamentowymi możemy zastosować tzw. poduszki piaskowe. Wymiana może być całkowita (usunięcie całego gruntu słabego, aż do gruntu nośnego) lub częściowa (wymiana gruntu słabego do pewnej głębokości). W drugim przypadku potrzebna głębokość wymiany wynika ze spełnienia warunku nośności (I stan graniczny) i warunku osiadań (II stan graniczny). Głębokość tę wyznacza się metodą prób. Jako nowy grunt używa się najczęściej piasku średniego, grubego lub pospółki. Po wykonaniu wykopu dobrze jest na dnie ułożyć warstwę chudego betonu, która zabezpieczy podłoże rodzime przed nadmiernym nawodnieniem od zbierającej się wody opadowej, która będzie przenikać przez nowy grunt niespoisty. Nowy grunt układa się warstwami o grubości do 0.50 m i zagęszcza do ID ≥ 0.70. Poduszka powinna mieć szerokość taką, aby obejmowała zasięg poprowadzony od spodu fundamentu pod katem 45°.

67. Opisać szczegółowo wzmacnianie słabego podłoża z gruntów spoistych metodą wibrowymiany (lub prekonsolidacji).

Metoda wibro-wymiany jest bardzo podobna do wibroflotacji. Stosuje się tutaj urządzenie wibracyjne o podobnej konstrukcji co wibroflot, przy czym tutaj nie stosuje się w ogóle płuczki wodnej, a materiał do wymiany (kruszywo) dostarcza się specjalnym rdzeniem wewnętrznym.

Etapy wykonawstwa:

a) Zagłębienie wibratora w grunt za pomocą ciężaru własnego i wibracji, aż do osiągnięcia

warstw o większej wytrzymałości

b) Otwarcie ostrza wibratora i dostarczenie materiału kruszywa do rdzenia przez górny zasobnik

c) Podnoszenie rdzenia i wypełnianie otworu kruszywem z jednoczesną wibracją pionową

i poziomą, zagęszczającą kruszywo

d) Sukcesywne uzupełnianie kruszywa w zasobniku w trakcie podnoszenia wibratora i tworzenia kolumny z kruszywa

e) Po wykonaniu siatki kolumn układa się na powierzchni warstwę podkładową o grubości około 20 cm, na niej geosiatkę, a następnie warstwę z grubego kruszywa (żwir lub tłuczeń). Powstaje w ten sposób tzw. nośny materac gruntowy zdolny do przejmowania obciążeń od budowli.

Na kolumny używa się żwiru, kamieni lub tłucznia. Średnica kolumn waha się od 50 do 80 cm. Rozstaw osiowy w siatce – około 2.0 do 2.50 m. W przypadku przechodzenia przez grunty organiczne (torfy, namuły) kolumny z kruszywa dodatkowo stabilizuje się przez dodanie zaczynu cementowego lub zamiast kruszywa stosuje się beton.

Obliczenia:

- nośność pionowa kolumn w gruncie,

- nośność wewnętrzna trzonów kolumn,

- sprawdzenie i dobór wytrzymałości geosiatek na zrywanie.

68. Jaka jest idea wzmacniania gruntu metodą prekonsolidacji z drenażem i z przeciążeniem.

Metoda ta polega na zmniejszeniu ściśliwości gruntu i zwiększeniu jego wytrzymałości poprzez rzeciążenie podłoża gruntowego nasypem na kilka miesięcy (do około 1 roku) przed rozpoczęciem prac z posadowieniem obiektu. Ciężar nasypu powinien być o około 50% większy od ciężarupsadawianego przyszłego obiektu. W przypadku bardzo słabego podłoża nasyp układa się

stopniowo, aby nie dopuścić do upłynnienia gruntu. Czasami wręcz odwrotnie nasyp wykonuje się

szybko i od razu o dużym ciężarze, aby specjalnie doprowadzić do upłynnienia słabych warstw

podłoża i wyparcia ich przez nasyp.

Zmniejszenie ściśliwości gruntu uzyskuje się poprzez znaczne zmniejszenie jego porowatości

i dogęszczenie, natomiast zwiększenie wytrzymałości uzyskuje się poprzez wyciśnięcie wody

gruntowej z porów, a tym samym zmniejszenie stopnia plastyczności gruntu, co z kolei wpływa na

wzrost spójności i poziomu naprężeń efektywnych w gruncie.

Wadą prekonsolidacji jest długi czas pozostawiania nasypu, aż do uzyskania konsolidacji np. na

poziomie 90%. Konsolidację można znacznie przyspieszyć za pomocą drenażu pionowego

z sączków piaskowych lub drenów papierowych lub z tworzyw sztucznych. Drenaż ten przyspiesza

odpływ wody z porów gruntowych i rozpraszanie ciśnienia porowego.

Metoda prekonsolidacji jest bardzo popularna w drogownictwie.

69. Czym różni się wibroflotacja od wibrowymiany ?

W wibowymianie stosuje sie urządzenia wibracyjne o podobnej konstrukcji co wibroflot, przy czym tutaj nie stosuje się w ogóle płuczki wodnej, a materiał do wymiany (kruszywo) dostarcza się specjalnym rdzeniem wewnętrznym.

70. Jakie grunty wzmacnia się metodą wibroflotacji, a jakie metodą prekonsolidacji?

wibroflotacja polega na zagęszczaniu gruntow NIESPOISTYCH - luźnych gruntów sypkich, najczęściej nawodnionych

prekonsolidacja - grunty spoiste

71.Wymienić i naszkicować schematycznie metody odwadniania wykopów fundamentowych.

Generalnie możemy wyróżnić sposoby odwodnień:

1) pompowanie bezpośrednio z wykopu bez obudowy

2) pompowanie z wykopu w obudowie ze ścianek szczelnych

3) zastosowanie wykopu w ściankach szczelnych ze szczelnym korkiem

4) obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą studni depresyjnych

5) obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą igłofiltrów

rys z wykładu 10 - wszystko jak leci

72. Opisać szczegółowo odwadnianie wykopów fundamentowych za pomocą studni głębinowych(lub igłofiltrów).

Odwodnienia wykopów za pomocą igłofiltrów są najbardziej rozpowszechnione w praktyce, z

tego względu że zwykle w budownictwie tradycyjnym zachodzi konieczność obniżenia zwierciadła

wody o 2.0 do 3.0 m. Igłofiltry można stosować do obniżenia zwierciadła wody gruntowej do

maksymalnie 5.0 m i w gruntach o dobrej wodoprzepuszczalności (żwiry, pospółki, piaski drobne do

piasków gliniastych).

Igłofiltry są to cienkie rurki o średnicy ~?50 mm z metalu lub tworzywa sztucznego wprowadzane w

podłoże gruntowe za pomocą płuczki na głębokość maks. 10 m. Dolny odcinek rurki składa się z

dyszy znajdującej się w ostrzu, wentyla i odcinka filtrowego. Igłofitry sztukuje się z odcinków o

długości 2.0 m, łączonych za pomocą mufek.

Działanie wentyla jest takie, że w czasie tłoczenia woda wydostaje się tylko przez dyszę dolną

powodując płuczkę, natomiast w czasie ssania (podciśnienie) dysza dolna ulega zamknięciu i woda z

gruntu zasysana jest do rurki igłofiltra przez odcinek filtrowy. W czasie płuczki woda może być

dostarczana z wodociągów za pomocą węża z zaworem na końcu.

Igłofiltry rozmieszcza się po obwodzie wykopu w rozstawie co około 0.8 ÷ 1.8 m, a ich głowice

podłącza się za pomocą giętkich węży do wspólnego kolektora ssawnego podłączonego do pompy

ssącej. Do jednego kolektora można podłączyć max. 50 szt. igłofiltrów.

rys.8 wykład 10

73. Jaka jest zasadnicza równica pomiędzy działaniem pompy głębinowej a igłofiltra(chodzi o sposób wydobywania wody)?

Metodą studni głębinowych można obniżać zwierciadło wody nawet o kilkadziesiąt metrów, dodatkowo stosujemy ja w każdym rodzaju gruntu

stosuje się kilka studni dookoła wykopu metodą igiełofiltrów zwierciadło wody obiżamy maksymalnie 5.0 m i w gruntach o dobrej wodoprzepuszczalności (żwiry, pospółki, piaski drobne do

piasków gliniastych).

74. Etapy wykonywania wykopów w ściankach szczelnych ze szczelnym korkiem betonowym.

Po wbiciu ścianek wykonuje się wykop metodą podwodną (ostatnią warstwę gruntu należy

wybierać ostrożnie, aby nie naruszyć struktury gruntu w dnie wykopu). Następnie metodą podwodną,

np. tzw. metodą „kontraktor” betonuje się korek w dnie wykopu. Po stwardnieniu korka

wypompowuje się wodę z wnętrza wykopu.

75. Jakie obliczenia należy wykonać dla wykopu w ściankach szczelnych z korkiem betonowym?

a) stateczności całego układu na wypór

b) stateczności dna na wyłamanie

76. Opisać sposoby odwadniania wykopów fundamentowych z zastosowaniem ścianek szczlnych.

W przypadku dużego napływu wody do dna wykopu, np. ze względu na grunty o dużej

przepuszczalności i dużej różnicy poziomów wody, system pomp może nie nadążyć z odbieraniem

wody i może wystąpić upłynnienie gruntu w dnie wykopu (kurzawka). Wówczas lepszym

rozwiązaniem może okazać się wykonanie wykopu w ściankach szczelnych ze szczelnym korkiem w

dnie. Po wbiciu ścianek wykonuje się wykop metodą podwodną (ostatnią warstwę gruntu należy

wybierać ostrożnie, aby nie naruszyć struktury gruntu w dnie wykopu). Następnie metodą podwodną,

np. tzw. metodą „kontraktor” betonuje się korek w dnie wykopu. Po stwardnieniu korka

wypompowuje się wodę z wnętrza wykopu. Wykonany korek może stanowić jednocześnie element

przyszłego fundamentu, bądź stanowić stabilne podłoże pod przyszły fundament.

Szczelność połączenia korka ze ściankami częściowo zapewniana jest przez docisk ścianek do korka

wywoływany przez ciśnienie wody od zewnątrz. Niewielkie nieszczelności z czasem uszczelniają się

same przez drobne cząstki gruntowe lub można uszczelnić przez wbicie sznura konopnego.

-pompowanie z wykopu w obudowie ze ścianek szczelnych

Ścianki szczelne wbija się w grunt na odpowiednią głębokość poniżej dna wykopu. Głębokość ta

wynika z dwóch warunków: odpowiedniego zakotwienia ścianki w gruncie w celu zapewnienia jej

stateczności (przy dużych głębokościach stosuje się dodatkowo rozpory lub zakotwienia) oraz

długości drogi filtracji, wpływającej na wydatek wody oraz zjawisko kurzawki. Podobnie jak w pkt.

1) wykonuje się drenaż opaskowy i instaluje płytkie studnie w dnie wykopu, z których

odpompowywana jest woda. Bardzo ważną sprawą jest niedopuszczenie do zjawiska kurzawki w dnie

wykopu i przerw w pracy systemu odwadniającego