2. Fundamenty bezpośrednie

►Fundament-element konstr. budowli, którego zadaniem jest przeniesienie obciążenia od budowli na podłoże grunt. w taki sposób, aby podłoże pod obciążeniem budowli nadmiernie nie osiadało, a cały układ był stateczny.

(ich kształt zależy od rodzaju budowli); dzielimy na bezposr. i pośrednie.

►Fund bezpośrednie przenoszą obc. od budowli bezpośr. na grunt. wyłącznie przez dolną powierzchnię (podstawę). Wykonuje się je w wykopach otwartych i posadawia na gr. nośnym, często opiera się je na warstwie z chudego betonu, żwiru lub piasku. Zaliczamy do nich:

- ławy fund.-na nich spoczywają ściany lub rzędy słupów, wysokość i szer. fund. wynika z obciążeń działających na fund i nośności podłoża grunt.; Wykonuje się jako ławy ceglane, betonowe i żelbetowe (przy dużym obciążeniu budynku)

- stopy fund.- stosuje się pod pojedyncze słupy, przy posadowieniu na
mocnym gruncie; mają większa wysokość, gdyż beton pracuje bardziej na ściskanie niż na rozciąganie. Stosuje się je pod słupy, których rozstaw > 4-5m (wyróżniamy o przekr. prostokąt, schodowym, trapez; prefabrykowane)

- ruszty fund - wzajemne połączenie ław ze sobą ;stosuje się je w przypadku słabych grunt, dużej intens. obc., aby powiększyć sztywność całego fund

- fund. płytowe-przenoszą obciąż na powierzchnie o dużych rozmiarach, często osiągają cały obrys budynku, lepiej znoszą nierównomierne osiadanie, wadą jest duża grubość 40-80cm.

-fund. skrzyniowe-składają się z płyty fund., stropu nad pierwszą kondygna-cją i ścian., stosowany przy nierównomiernych osiadaniach, pod budynki wysokie przekazujące b. duże i nierównomierne obciążenia

3. Projektowanie fund bezpośredniego

►Ustalenie parametrów geotechnicznych podłoża - dane do projektowania powinny zawierać aktualne informacje techniczne o projektowaniu budowli oraz dane o gruntach: -przekroje geotechniczne z układem warstw gr., jego gęstości, KTW Ø., kohezje, moduł ściśliwości, stan gruntu; należy przyjąć także wstępne wymiary fund.(posługując się wytycznymi) oraz wstępną głębokość posadowienia fund. - D_min

►Sprawdzenie warunków I SGN - Przy sprawdzaniu I SGN musi być spełniony warunek obl. Q_r ≤m·Q_f , gdzie Q_f-oblicz. opór graniczny podłoża gr. przeciwdz. obciążeniu Q_r,; Q_r =Q_n·γ_t , Q_n-wart.charakt., γ_t -wsp.obciąż. (przy oblicz. Q_r należy uwzględnić najniekorzystniejsze zestawienia oddziaływań budowli od obciążenia stałego i zmiennego oraz oblicz. wartości ciężaru własnego i parcia gruntu

Rodzaje stanów granicznych

*usuwisko lub zsuw fundamentów lub podłoża wraz z budowlą

*przesunięcie w poziomie posadowienia fundamentu lub w głębszych warstwach podłoża (może nast. przesunięcie w płaszcz. kontaktowej lub tam gdzie opór będzie najmniejszy)

*wypieranie gruntu przez pojedynczy fundament lub całą budowlę (przy przekroczeniu nośności). Warunek obliczeniowy N_r ≤m·Q_fNB

gdzie L=L-2·e_L, B=B-2·e_B, e=(M+H·Dmin)/N; D_min-gł.posad., γ_D-ciężar obj do poz. posad, γ_B-ciężar obj od poz. pos o dł B, Cu-spójność, N_C,N_D,N_B - wsp. nośności gr.(zależne od KTW Ø), i_C,i_D,i_B - wsp.uwzg. wpływ nachylenia wypadkowej obciążenia do pionu, m -wsp.korekcyj_.0.8÷0.9;

W stropie warstwy słabej przyjmuje się wymiary fundamentu „wirtualnego”, a więc o najbardziej niekorzyst. warun. i ponownie oblicza się N_r <m·Q_fNB

►Sprawdzenie II SG (Użytkowania )

Ten stan graniczny nie zawsze trzeba sprawdzać, nie trzeba gdy grunt jest mało odkształcalny występują równomierne osiadania. Przy obl. IISG musi być spełniony war. obl [S] < [S_dop] , S - symbol umownej wartości przemieszczenia lub odkształcenia, S_dop -wart. dop. przem. i odkszt.;

Możemy oznaczać m.in. *osiadanie średnie S_Śr< S_Śrdop *przechylenie budynku θ <θ_dop , *strzałka ugięcia f < f_dop ; * względna różnica osiadań

Δs/l <(Δs/l)_dop

7. Projektowanie fundamentów na palach

►NOŚNOŚĆ POJEDYNCZEGO PALA

Nt - nośność pala pojedynczego

Np - nośność podstawy pala

Ns - nośność wynik. z tarcia pobocz

Ns zależne od il. i rodzaju warstw

q - jedn.wytrz. gr w podstawie pala

Ap - pole przekroju podst. Pala; As - pole pobocznicy

ti - jedn.wytrz gruntu wzdłuż poboc

Sp - wsp.tech uwzględniający met. wprowadz. pala i jego wykonanie

Ss - wsp.tech dla tarcia wzdłuż pobocznicy pala

Dla pali Franki Ap=1.75A (gr.niesp) Ap=1.5A (gr.sp)

Gr.niesp I_D>0.33, -gr.niesp I_D>0.33| D_O=0.4mh_C=10m

D_O<0.4mh_C<10m. Pale wiercone i
D_O>0.4m - h_Ci większe o 30%

q^(r)=q·γ_m= q·0.9 | t^(r)=t·γ_m= q·0.9

Warunki szczegóne

t=0 dla I_L>0.75 I_D<0.2 .przyjmowanie

tarcia negat: świeże nasypy i piasek,

Pg,Gp, Torfy, Nm (t=5-10), Pπ, π_P(t=10)

Nośność pali w grupie. Pal opiera się na skale, gr.spoistych w st.zwartym, gr.niesp w st.zagęszcz (pale zagłębione min 1m - nie bierzemy pod uwagę tego co może przenieść grunt) to nośność pali jest sumą nośności pojedynczych pali. Przy obliczeniach wynika, że grunt między palami (w podstawie płyty) przenosi obciążenie w 30-40%. Dla pozostałych gr.:

R - promień oddziaływania pala,

r - odległość między palami

α - kąt oddziaływania pali na grunt:

gr.sp: α=1⁰ (mpl,pl) α=4⁰ (twpl) α=6⁰ (płz,zw)

gr.nsp α=5⁰ (st.luźny) α=6⁰ (średzg) α=7⁰ (zagęscz)

r/R>2.0 - nie ma wpływu pali na siebie, r/R<2.0 -

wyst.oddziaływanie-wnosimy poprawkę na

oddziaływanie pali

m_1­-wsp.zmniejszający tarcie wzdłuż pobocznicy pala <1, zależy od r/R

Zbyt bliskie rozstawienie pali grozi utratą nosności

►ROZMIESZCZENIE PALI POD FUNDAMENTAMI

Pal nie może wychodzić poza obrys rusztu (ławy). Przy dużych rozstawach element wieńczący musi być odpowiednio zbrojony. Przy większym rozstawie pali niż 8.0D może nastąpić zbyt duże ugięcie elem.wieńczącego

►I SGN Qr ≤ m ·Qf dla grupy pali Qr≤m(Nt-m_n·Tn)

Qr=Qrc/n - obliczeniowa wielkość siły działającej wzdłuż osi pala

(całk.obciążenie - wart.obl + ciężar pali, rusztu...)

Nt - nosność pala bez tarcia negatywnego

Tn - tarcie negatywne (obliczeniowa wartość)

m_n - wsp. korekcyjny dla tarcia neg.m_n=0.9 dla więcej niż 2 pali

m_n > 1 dla gr.niesp w st.luźnym

Mimośród I SGN - obc. Poziome Użytkowania Rozmieszczanie pali aby były w miarę

równo obciążone (rys. poniżej)

►PRÓBNE OBCIĄŻENIA - sprawdzenie nośności w terenie. Na 100 pali obciążamy 2, na kolejne 100 +1, zadajemy obciążenie projektowanie na dany pal. Mierzymy osiadania w czasie. Przy próbnym obciążeniu musimy pal przeciążyć o 50%. Wykorzystujemy 2 sąsiednie pale - 2 pale pracują na wyciąganie, 3ci na wciskanie. Zależność między obciążeniem a osiadaniem pokazuje przebieg próbnego obciążenia

6. Fundamenty na palach (war. stosowania, rodzaje pali, dobór pali do war.grunt i konstr.)

Pale są gotowe lub wykon. w gruncie. Stos. Ø do h pala ≈ ok.1:20,1:50

►Fundamentowanie na palach stosuje się gdy:

*w poziomie posadowienia zalega grunt nie nadający się do posadowienia bezpośr. *budowla narażona jest na możliwość powstania zsuwu (pale zwiększają opór na ścinanie) *fundamenty są ograniczone w planie ze względu na urządzenia podziemne *fundamenty maszyn należy związać z głębszymi warstwami podłoża w celu zmniejszenia drgań w strefie przypowierzchniowej, przekazujących się na wrażliwe podłoże *zachodzi konieczność zagęszczenia podłoża

►Pod względem pracy statycznej dzielimy pale na: *normalne (c) (ich nośność w równym stopniu zależy od oporu gruntu pod ostrzem, jak i od oporu tarcia wzdłuż pobocznicy pala *stojące (a) (nośność zależy od oporu pod ostrzem pala - np. posadowienie na skale) *zawieszone (b) (nośność zależna od tarcia wzdłuż pobocznicy).

►Pod wzg. materiału: *drewniane (odp. na chem, drewno sosnowe lub świerkowe Ø_min=20cm), *stalowe (kołowe o przekr O T, *żelbetowe (bok a lub Ø 30-45cm).

►Sposób wprowadzania w grunt: *wbijane *wpłukiwane *wiercone *częściowo wbijane i wpłukiwane.

►PALE WBIJANE Pale Franki

Dł. rury 12m, ale po łączeniu może być nawet 40m, nośność 1000-2000kN.

Pale żwirowe Franki - korek żwirowy -płd. obejście Krakowa

►PALE WIERCONE Pale Straussa (1899r)

Pale Wolfscholza

Odwiert do żądanej głębokości, zamyka się rurę

szczelną czapą, podłączamy przewody ze spręż.

pow. wypychanie wody. Pod dużym ciśn.

wprowadza się beton (jest bardziej zespolony z

gruntem) i podciągamy rurę. Lepsze od p. Straussa.

►PALE WIELKOŚREDNICOWE Ø=60-200cm

Pale Benoto - duża średnica i przeważnie powiększona dwukrotnie szerokość stopy. Podłoże musi być b.nośnym gruntem - iły zwarte, skały, żwiry b.zagęszczone. Jest chwytak wybierający z rury grunt z podłoża,

Pale betonowe w otworach wierconych za pomocą wiertnicy Salzgitter

Wypłukiw. urobku, odspajanie wiertłem gr. rozluźnionego wodą i odsysanie

Pale H-W (Huta Katowice) rura obsadowa Ø=40-150cm. Rurę wsadza się w

grunt systemem wibracyjno-udarowym.

Betonujemy rurę betonem plastycznym,

wyciągamy rurę. Rurę należy zawsze

wyciągnąć tak aby beton zostawał w niej na

ok. 30cm nie mniej, żeby nie wszedł grunt lub

nie zrobiły się puste luki między betonem.

►PALE Z POSZERZONĄ PODSTAWĄ - podstawa zwiększona do nawet do 300cm

►MIKROPALE Ø_max=25cm, najczęściej Ø=7-25cm (wzmacnianie obiektów istniejących, wzmacnianie posadowienia tam gdzie nie ma możliwości nowych całych pali). 1.Odwierca się małośrednicowy otwór 2. wstawia zbrojenie, 3. wtłaczanie zaczynu lub zaprawy 4. Iniekcja zaczynu lub zaprawy 5. Usunięcie rury obsadowej i przyspawanie płyty

►PALE ODCINKOWE „MEGA”

Nadają się do istniejących budynków, pod ścianą wciskamy odcinki, pompujemy pompą wciskając w grunt (RYS 1)

Obciążenie nie większe niż przeciwciężar konstr - aby nie podnieść budynku

►PALE WKRĘCANE TYPU TUBEX do wzmacniania istniejących budynków i nowych (słupy wysokiego napięcia) konstrukcje stalowe i stalowo-betonowe.

►WYSOKOCIŚNIENIOWA INJEKCJA STRUMIENIOWA (JET GROUNTING) - uszczelnianie podłoże, wzmacnianie obiektów. Polega na niszczeniu naturalnej struktury gruntu strumieniem cieczy o bardzo dużym ciśnieniu (do 80Mpa) i zmieszaniu uzyskanej puply gruntowej ze spoiwem wtryskiwanym w pulpę także pod ciśnieniem (50 Mpa). Powstają pale grunt.-cement 60-150cm, udźwig 1500kN. Spoiwo- cem.portlandzki 30-35.

Metoda we wszystkich gruntach mineralnych rodzimych i nasypowych oraz torfach i namułach, nośność zależy od rodzaju gruntu, Wada: gdy woda gruntowa jest agresywna nie stosuje się (nie wiąże beton)

►PALE TYPU CFA Ø=120cm. Świder ślimakowy ciągły - odwiercamy do warstwy gr.nośnego, przez otwór w świdrze wlewamy beton i jednocześnie wykręcamy świder do góry. Część gruntu wyjdzie na świdrze, większość gruntu dogęści się na pobocznicy wiercenia. Jest trudność w zbrojeniu CFA i poprzednim ) Zbrojenie wprowadza się do uformowanego pala, który jeszcze nie wysechł, zbrojenie jest wiodkie i trudno go wsadzić prosto w beton. Gdy jest woda pod ciśnieniem trzeba bardzo uważać wyciągając świder, żeby woda nie wcisnęła w beton gruntu. Są spec. urządz. sprawdzające ciągłość betonu, ciśn.wody+ciągły monitoring wykon.pali

►PALE ATLAS - wkręcane, bez wydobywania gruntu i bez szkodliwych wibracji. Ostrze zostaje w podłożu, wkręcamy (przez nacisk z jedno-czesnym rozpychaniem) i wlewamy mieszankę betonową, rzadko stos.w PL

►KOLUMNY ŻWIROWO-BETONOWE FSS, bez zbrojenia, wprowadzanie w grunt wibroflotu z rurą obsadową wypełnioną w części żwirem, Gdy dojdziemy do nośnego gruntu, wlewamy beton, Dobre do wzmacniania nasypów drogowych

11. Wzmacnianie podłoża grunt. i istniej.fund.

►GRUNTY Gr. dobre (zw, płzw, twplast) Gr. słabe:

- podział zależy od rodzaju gruntu (składu), od stopnia zagęszczenia (piaski, żwiry, pospółki), od st. plastyczności (od 0.25 - gr. wątpliwe)

- zawierające dużą ilość cz.org (namuł, torfy)

- gr. antropologiczne (odpady przem, komunalne, górnicze) - param. Nie do przewidzenia /wymagają wzmocnienia/

►SPOSOBY WZM.GRUNTÓW º zbrojenia (geotekstylia)

º wymiana gr. (słabonośnego, wysadzinowego, do głeb.strefy przemarzania) na piasek, pospółkę, piasek stabilizowany cementem i zagęszczenie go.

Wstępne obciążenie gruntu (w przypadku gr.spois, nieskonsolidowanych i gr.niesp. w st.luźnym) polega na usypaniu na obszarze przyszłej budowy nasypu ziemnego lub ułożeniu innego materiału. Pod wpływem ciężaru nasypu następuje konsolidacja gruntu, grunt osiada i zagęszcza się i odpowiednio wzmacnia

ºDreny pionowe i metoda elektroosmozy - skrócenie czasu konsolidacji podłoża przy wstępnym obciążeniu gruntów spoistych lub organicznych. Można uzyskać za pomocą drenów pionowych (met wiertnicza lub wwibrowywania)

- wykonanie w podłożu pionowych sączków skracających drogę przepływu wypieranej wody

- w gr.spoistych o wsp.frakcji K<10­^-5m/s możliwe jest osuszenie gruntu za pomocą elektroosmozy

ºmetody dynamiczne - sposób wzmacniania gr.słabych, - szkodliwe oddziaływanie drgań na istniej.bud

ºimpulsowe *udary (ciężkie ubijanie) - zagęszczenie podłoża ubijakiem o dużej masie spadającym swobodnie z dużej wys. na powierzchnię terenu *wyrównanie gr, *utworzenie rowów odprowadzających wody powierzchn.
Krater wypełnia się mat.zagęszczalnym i wraz z gruntem niedogęszczonym poddaje się udarom z małej wysokości „miejsce w miejsce”. Metoda DC jest dobra dla gr.piaszczystych i kamiennych a zwłaszcza nasypowych i ....wanych.

„””Henrad””” opracował wzór empiryczny H=mn^1/2

H - grunt wzmocnienia; m - masa ubijaka, h - wys swobodnego spadku

ºwibrofiltracja (zagęszczenie gruntu w „””oto...””” przemieszanej ku górze głowicy Kellera) Można doziarnić materiał przez dodatkowe wprowadzenie piasku, żwiru... Opłacalne w gruntach o dużej ilości wody lub lub w gruntach wymagających zagęszczenia do poziomu poniżej zwG.

ºwibrowymiana (kolumny kamienne -- tłucznia, rumoszu, grubego żwiru) Metoda zmodyfikowana: kolumny wykonane w otoczeniu geowłókniny z zastosowaniem technologii pali Franki

9. Ścianki szczelinowe

Grunty tiksotropowe: -bentonit, ił f_π>50%

Beton wprowadzany do zawiesiny nie traci swej jakości, zbrojenie wprowadzane do zawiesiny nie traci swej wytrzymałości

Łączenie poszczególnych segmentów przy pomocy - elastycznych wkładek

Metodą ścianek szczelinowych wykonuje się również zabezp. budowli, mury oporowe.

---