Strona tytułowa - standardowa
do uzupełnienia
temat ćwiczenia
OBLICZANIE NAPRĘŻĘŃ W GRUNCIE I OSIADANIA FUNDAMENTU
imię, nazwisko ………………… numer grupy …………………
imię, nazwisko ………………… numer grupy …………………
Dla podanego schematu warunków wodno-gruntowych podłoża oraz schematu obciążeń:
Określić parametry gruntów według metody B odczytując z tabel parametry gruntów na podstawie zadanych wartości parametrów kierunkowych;
Na granicach warstw obliczeniowych, pod środkiem prostokątnego obszaru obciążającego wyznaczyć następujące rozkłady :
naprężeń pierwotnych,
naprężeń wtórnych od obciążenia spowodowanego wykopem,
naprężeń od obciążenia fundamentem,
naprężeń dodatkowych od obciążenia sąsiedniego;
Wyniki obliczeń przedstawić w postaci:
tablicy/arkusza kalkulacyjnego,
wykresów obliczeniowych naprężeń na profilu podłoża gruntowego;
Obliczyć osiadanie całkowite fundamentu.
Dane początkowe : ………wpisać nr zestawu danych……………….
przekrój geotechniczny odzwierciedlający warunki gruntowo-wodne;
schemat obciążeń;
nasyp niebudowlany (mieszaniny piasku, humusu, żwirów oraz pojedynczego gruzu) usunąć i wymienić na zagęszczoną (stopień zagęszczenia wybieramy samodzielnie) pospółkę bądź piasek;
rozmiary tabel i arkusza kalkulacyjnego dostosować do swoich warunków początkowych;
dla celów obliczeniowych warstwy geotechniczne podzielić w arkuszu kalkulacyjnym na warstwy obliczeniowe o grubości (miąższości) nie większej od 1 m.
wpisać do arkusza kalkulacyjnego nazwy gruntów wg normy ISO
Schemat obciążeń
Dane do zadania
nr. zest. |
Ai |
Bi |
Ci |
Di |
Ei |
|||||
|
Odwiert |
Wymiary wykopu |
Głębokość posadowienia |
Wymiary fundamentu |
Obciążenie |
|||||
|
|
L [m] |
B [m] |
D [m] |
L [m] |
B [m] |
P [kN] |
q [kN/m2] |
x [m] |
y [m] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczenie parametrów geotechnicznych gruntu
Odczytanie parametrów z tablic normowych (patrz załącznik nr 1)
numer warstwy geotechnicznej |
Rodzaj gruntu |
IL(n) lub ID(n) |
wn(n) [%] |
ρs(n) [g/cm3] |
ρ (n) [g/cm3] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczanie gęstości objętościowej gruntu nawodnionego
ρd =
;
, n =
, ρonw = ρd + nρw ;
gdzie: ρw - gęstość właściwa wody,
ρd - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego;
Nr warstwy geotechnicznej |
ρd |
n |
ρonw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczenie gęstości objętościowej gruntu pod wodą
ρopw = ρonw - ρw;
Nr warstwy geotechnicznej |
ρonw |
ρw |
ρopw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczenie gęstości objętościowej warstwy nieprzepuszczalnej
ρ' = ρopw - j;
gdzie:
j - ciśnienie spływowe j = i ρw cos ,
i - spadek hydrauliczny i =
H - różnica pomiędzy poziomem wody nawierconym, a ustalonym,
l - miąższość warstwy nieprzepuszczalnej,
- kąt odchylenia kierunku spływu od pionu;
Nr warstwy geotechnicznej |
ρopw |
j |
ρ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
Gęstości obliczeniowe
Obliczeniowe gęstości objętościowe gruntu ρ (r) z uwzględnieniem wody gruntowej uzyskujemy po pomnożeniu gęstości charakterystycznych (zgodnie ze specyfikacją dla poszczególnych warstw geotechnicznych) przez współczynnik materiałowy γm=0,9.
Specyfikacja obejmuje odpowiednio:
ρ (n) - dla warstw nie-nawodnionych,
ρonw - dla gruntów nawodnionych,
ρopw - dla warstw poniżej ustalonego źródła wody naporowej,
ρ ' - dla warstw na które działa woda naporowa;
Numer warstwy geotechnicznej |
gęstość charakterystyczna |
gęstość obliczeniowa |
|
|
specyfikacja |
wartość |
ρ (r) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obliczenie naprężeń w gruncie
Obliczenie naprężeń pierwotnych σzρ
σzρ i = hi ρ (r) g
gdzie:
hi - grubość danej warstwy obliczeniowej
ρ (r) - gęstość objętościowa danej warstwy
(odpowiednio : ρonw, ρopw, ρ ', ρ (n) dla poszczególnych warstw)
g - przyspieszenie ziemskie
Następnie obliczamy naprężenia pod poszczególnymi warstwami sumując naprężenia
z warstw położonych powyżej:
Obliczenie naprężeń wtórnych σzs
σzs = σoρ (r) m
gdzie:
σoρ(r) - obciążenie gruntem na poziomie dna wykopu
m - współczynnik rozkładu naprężenia pod środkiem obszaru
prostokątnego obciążonego równomiernie zależny od stosunku wymiarów
wykopu Lw / Bw oraz głębokości zi /Bw; wyznaczany z nomogramu:
lub wzoru:
Obliczenie naprężeń od obciążenia ciągłego (fundamentem) σzq
σzq = q m
gdzie:
q - obciążenie fundamentem
m - współczynnik rozkładu naprężenia pod środkiem obszaru prostokątnego
obciążonego równomiernie zależny od stosunku: wymiarów fundamentu L/B oraz głębokości zi /B; wyznaczany z nomogramu lub wzoru.
Obliczenie naprężeń od sąsiedniej siły skupionej σzQ
gdzie:
P - wartość siły skupionej;
Q - współczynnik naprężenia zależny od:
- odległości przyłożenia siły r =
i
- głębokości obliczeniowej zi
lub wzoru:
Obliczenie naprężeń całkowitych od przyłożonego obciążenia σzqc
σzqc = σzq + σzQ
Obliczenie naprężeń dodatkowych σzd
σzd = σzqc - σzs
Obliczenie naprężeń minimalnych σzmin
σzmin = σzρ - σzs
Obliczenie naprężeń całkowitych σzt
σzt = σzρ + σzd
Sporządzamy wykresy naprężeń dla zadanych warunków wodno-gruntowych
Obliczenie osiadania fundamentu
Obliczanie naprężeń w środku warstw obliczeniowych
naprężenia wtórne, b) naprężenia dodatkowe
Obliczanie osiadań: Si, Sc
Z wykresów normowych odczytujemy moduły ściśliwości dla poszczególnych warstw obliczeniowych:
dla gruntów niespoistych
dla gruntów spoistych, uwzględniając zaszeregowanie gruntów:
A |
mało spoiste |
Pg, πp, π |
B |
średnio spoiste |
Gp, G, Gπ |
C |
Zwięzłe |
Gpz, Gz, Gπz |
D |
bardzo spoiste |
Ip, I, Iπ |
obliczenie wartości osiadania będącego wynikiem dodatkowych naprężeń w podłożu pod fundamentem (w połowie grubości warstwy i )
obliczenie wartości osiadania będącego wynikiem wtórnych naprężeń w podłożu pod fundamentem (w połowie grubości warstwy i)
gdzie:
Mi - moduł ściśliwości wtórnej:
β - wskaźnik skonsolidowania gruntu (patrz załącznik nr 1):
- współczynnik uwzględniający stopień odprężenia podłoża po wykonaniu wykopu
= 0 gdy czas wznoszenia budowli nie trwa dłużej niż 1 rok
= 1 gdy czas wznoszenia budowli jest dłuższy niż 1 rok
(czas wznoszenia budowli trwa od wykonania wykopów fundamentowych do zakończenia stanu surowego, z montażem urządzeń stanowiących obciążenie stałe)
w poszczególnych warstwach
Si = Si' + Si''
Osiadanie całkowite
Osiadanie całkowite obliczamy do głębokości zmax, na której spełniony jest warunek:
Jeśli jednak głębokość ta wypada w obrębie warstwy geotechnicznej o module ściśliwości pierwotnej M0 co najmniej dwukrotnie mniejszym niż w bezpośrednio głębiej zalegającej warstwie geotechnicznej, to zmax należy zwiększyć do spągu tej warstwy słabszej.
Wyniki obliczeń przedstawiono w arkuszu kalkulacyjnym - w załączeniu.
Wykres naprężeń przedstawiono na wykresie - w załączeniu.
12