1. OPIS TECHNICZNY

1.1. DANE

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie skrajnej ławy fundamentowej wielokondygnacyjnego budynku mieszkalnego zlokalizowanego w miejscowości Zielona Góra.

Projektowany obiekt to konstrukcja prefabrykowana, wielkopłytowa o poprzecznym układzie nośnym.

Projekt wykonany został w oparciu o normę PN-81/B-03020.

1.2. WARUNKI GRUNTOWO-WODNE

Wierzchnią warstwę podłoża gruntowego stanowi humus o grubości 0,2 m. Poniżej stwierdzono występowanie gliny piaszczystej (morenowej, skonsolidowanej) do głębokości 3,5 m o stopniu plastyczności I_L=0,18. Kolejną warstwę, do głębokości 6,0 m, stanowią piaski grube o stopniu zagęszczenia I_D=0,48. Poniżej znajduje się warstwa pospółki, zalegającej do głębokości 11,0 m, o stopniu zagęszczenia I_D=0,63.

Na głębokości 3,6 m stwierdzono występowanie zwierciadła wody gruntowej.

Schemat kształtowania się warstw gruntu w miejscu posadowienia:

W celu posadowienia obiektu wierzchnią warstwę humusu usunięto obniżając poziom terenu o 0,2 m.

1.3. WYZNACZENIE PARAMETRÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH GRUNTÓW

Parametry charakterystyczne wyznaczono metodą B, a poszczególne wartości parametrów odczytano z odpowiednich tablic i wykresów w normie PN-81/B-03020.

Metoda B – polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności korelacyjnych między parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi, a innym parametrem wyznaczanym metodą A.

Wyznaczane parametry:

c⁽ⁿ⁾ – spójność gruntu (odczytana z rys. 5. z PN-81/B-03020)

φ⁽ⁿ⁾ – kąt tarcia wewnętrznego gruntu (odczytany z rys. 3. i rys. 4. z PN-81/B-03020)

γ⁽ⁿ⁾ – ciężar objętościowy gruntu obliczony ze wzoru: γ⁽ⁿ⁾=ρ∙g, gdzie:

ρ – gęstość objętościowa gruntu

g=10 m/s²

M₀⁽ⁿ⁾ – edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (odczytany z rys. 6. oraz rys. 7. z PN-81/B-03020)

Glina piaszczysta należy do grupy A – gruntów spoistych morenowych skonsolidowanych.

Zestawienie parametrów:

Rodzaj gruntu		Geneza		Stan wilgot.	ID^(n)	IL^(n)	c^(n)	φ^(n)	ρ	γ^(n)	M0^(n)
Symbol	Nazwa			[-]	[-]	[-]	[kPa]	[°]	[t/m^3]	[kN/m^3]	[kPa]
Gp	Glina piaszczysta	m	sk	-	-	0,18	40	22	2,20	22,0	50000
Pr	Piaski grube	-	-	w	0,48	-	-	33	1,85	18,5	92000
				m	0,48	-	-	33	2,00	20,0	92000
Po	Pospółka	-	-	m	0,63	-	-	39	2,05	20,5	180000

1.4. WSTEPNE PRZYJĘCIE WYMIARÓW FUNDAMENTU I GŁĘBOKOŚCI POSADOWIENIA

Przyjęto głębokość posadowienia obiektu H = 1,8 m, co jest wartością znacznie większą niż poziom przemarzania dla Zielonej Góry, wg . normy PN-81/B-03020, wynoszący h_z = 0,8 m. Roboty ziemne nie będą wykonywane w okresie przemarzania, a budynek będzie ogrzewany, zatem nie ma zagrożenia przemarzania ze strony gruntów wysadzinowych.

Przyjęto następujące wymiary ławy fundamentowej: szerokość B₁ = 1,4 m, wysokość h = 0,3 m.

Schemat założonej ławy fundamentowej

1.5. DANE MATERIAŁOWE DO PROJEKTOWANIA

Beton B15, R_B=8 MPa, R_Bz=0,73 MPa, _b⁽ⁿ⁾=24,0 kN/m³

Stal St3SX, R_a=210 MPa

Ciężar objętościowy zasypki fundamentu ⁽ⁿ⁾=22 kN/m³

Ciężar objętościowy posadzki w piwnicy _p⁽ⁿ⁾=23,0 kN/m³

1.6. OBLICZENIA CIĘŻARÓW ŁAWY I GRUNTU NA ODSADZKACH

Wartości charakterystyczne obciążeń:

- ciężar ławy

G_1n=0,3*1,4*24=10,08 kN/m

- ciężar gruntu nad odsadzką ławy z zewnątrz budynku:

G_2n=0,575*1,5*22=18,98 kN/m

- ciężar gruntu nad odsadzką ławy od strony piwnicy:

G_3n=0,575*0,45*22=5,69 kN/m

- ciężar posadzki od strony piwnicy:

G_4n=0,575*0,15*23=1,98 kN/m

Wartość obliczeniowa sumy ciężarów fundamentu i gruntu nad odsadzkami fundamentu i posadzki:

G_r=10,08*1,1+18,98*1,2+5,69*1,2+1,98*1,3=43,3 kN/m

Obciążenie pionowe podłoża:

N₁=P_r1+G_r=290+43,3=333,3 kN/m

Moment wypadkowej obciążeń podłoża względem środka podstawy ławy:

M₁=M_r1+H_r1*h – G_r2*r₂+ G_r3*r₃+ G_r4*r₄=18+6*0,3-18,98*1,2+5,69*1,2+

+1,98*1,3=6,426 kNm*m^-1

Mimośród obciążenia podłoża obliczony względem środka podstawy ławy:

e₁=M₁/N₁=6,426/333,3=0,019m<B/6=0,23m

Wypadkowa obciążeń znajduje się w rdzeniu podstawy.

1.7. SPRAWDZENIE CZY NASTĘPUJE ODRYWANIE PODSTAWY ŁAWY OD PODŁOŻA PO UWZGLĘDNIENIU DZIAŁANIA OBCIĄŻEŃ STAŁYCH I ZMIENNYCH DŁUGO- I KRÓTKOTRWAŁYCH+W

Obciążenie pionowe podłoża:

N₂=P_r2+G_r=330+43,3=373,3 kN/m

Moment wypadkowej obciążeń podłoża względem środka podstawy ławy:

M₂=M_r2+H_r2*h+∑G_rir_i=21+10*0,3-18,98*1,2+6,69*1,2+1,98*1,3=11,826kNm*m^-1

Mimośród obciążenia podłoża:

e₂=M₂/N₂=11,826/373,3=0,032<B/4=0,35m

Odrywanie fundamentu od podłoża nie występuje

1.8. SPRAWDZENIE WARUNKU STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI PODŁOŻA NIEUWARSTWIONEGO:

Warunek nośności:

N_r < m* Q_fnB

Q_fNB = B*L*[(1+0.3B/L)*N_C*c_u^(r) * i_c + (1+1.5B/L)*N_D*_D^(r)*g* D_min* i_D +

+(1-0.25B/L)*N_B*_B^(r)*g*B* i_B]

Współczynnik korelacyjny zmniejszono o 10%

m=0,9*0,9=0,81

Obliczenie składowej pionowej oporu granicznego podłoża

Wpływ mimośrodu obciążenia podłoża:

e_B=e₂=0,032m

e_L=0

B=B-2e_B=1,336m

L=10m

Obciążenie podłoża obok ławy fundamentowej:

_D1^(r)*g=_p⁽ⁿ⁾*_f=23*0,8=18,4 kN/m³

_D2^(r)*g=_D2⁽ⁿ⁾* _f=2,2*10*0,9=19,8 kN/m³

D_min=h₁+h₂, h₁=0,15m, h₂=0,75m

_D^(r)*g*D_min=18,4*0,15+19,8*0,75=17,6 kPa

Współczynniki nośności podłoża wynoszą:

_u^(r)= _u⁽ⁿ⁾*_m=22*0,9=20 c_u^(r)=40*0,9=36 kPa

N_D=6,40 N_B=1,47 N_C=14,83

Wpływ odchylenia wypadkowej obciążenia podłoża od pionu:

tg=H_r2/N₂=10/383,5=0,026

tg_u^(r)=tg22=0,404

tg/ tg_u^(r)=0,060,1

i_D=0,94 i_B=0,88 i_C=0,92

Ciężar objętościowy gruntu pod ławą fundamentową:

_B^(r)*g=_D⁽ⁿ⁾*g*_m=2,2*10*0,9=19,8 kN/m³

Opór graniczny podłoża:

Q_fNB=1,336*10*[(1+0,3*1,336/10)*14,83*36*0,92+(1+1,5*1,336/10)*6,4*17,6*0,94+(1-0,25*1,336/10)*1,47*1,336*0,88]=8131,3 kN

8131,3*0,81=6586,11

N_r=3733kN<6586,11kN=Q_fNB

Szerokość podstawy fundamentu jest wystarczająca

1.9. SPRAWDZENIE WARUNKU STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI PODŁOŻA UWARSTWIONEGO:

B’=B+b b=h/3

L’=L+b

h=1,5m

b=0,5m

B’=1,4+0,5=1,9m D’_min=2,4m

L’=10+0,5=10,5m

Obliczeniowy ciężar objętościowy gruntu pod ławą, do głębokości z=B=1,5m:

- piasek gruby, wilgotny, h₁=0,1m, ⁽ⁿ⁾=1,85t/m³

_B1^(r)*g=1,85*10*0,9=16,65kN/m³

- piasek gruby, mokry, h₁=1,4m, ⁽ⁿ⁾=2,0t/m³

_B2^(r)*g=2*10*0,9=18kN/m³

_B’^(r)*g=(16,65*0,1+18*1,4)/1,5=17,9kN/m³

Parametry wytrzymałościowe piasku grubego:

^(r)=33*0,9=29

N_D=16,44 N_B=6,42

Obliczeniowe obciążenie podstawy zastępczego fundamentu o wymiarach

B’*L’=1,74*10,5m

_h1^(r)*g=1,85*1,1*10=20,35kN/m³

_h1^(r)*g=2,0*1,1*10=22,0kN/m³

N_r’=10,5*373,3+1,74*10,5*(20,35*0,1+22*1,4)=4519kN

Moment obciążeń względem środka podstawy ławy zastępczej:

M_r’=10*(21+10*1,5)=360kNm

e’_B=360/4519=0,08m

=B’- e’_B=1,9-2*0,08=1,74m

Nachylenie wypadkowej:

tg^(r)=10*10/4519=0,022

tg^(r)=tg29=0,55

tg^(r)/ tg^(r)=0,04

i_D=1 i_B=1

Obciążenie podłoża obok zastępczej ławy:

_D’^(r)*g*D’_min=17,6+1,85*10*0,9*0,1+2*10*0,9*1,4=44,465kPa

Opór graniczny podłoża dla zastępczego fundamentu:

Q_fNB’=1,74*10,5*[(1+1,5*1,74/10,5)*16,44*44,465*1+(1-0,25*1,74/10,5)*6,42*17,9*1,74*1=20177 kN

m* Q_fNB’=0,81*20177=16343 kN/m> N_r’=4519 kN

Warunek spełniony

2. WYMIAROWANIE ŁAWY:

Mimośród wypadkowej obciążeń obliczeniowych względem środka podstawy ławy:

e=(21+10*0,3)/330=0,073m

e=0,073m<B/6=0,23m

Oddziaływania podłoża od obliczeniowych obciążeń P_r2,H_r2,M_r2:

W=1*1,4²/6=0,33m³

q=(330/1,4*1)±(21+10*0,3)/0,33

q_max=308,44kPa

q_min=162,99kPa

Ława żelbetowa:

Beton B15, f_ctd=0,73 MPa, f_cd=8 MPa, =0,85

Stal A-I (St3SX), f_yd=210 MPa, otulina c=50mm

przyjęto wstępnie h=0,30, pręty 16

d=h-c-0,5=0,242m

Zginanie ławy żelbetowej:

q_I=308,44-[(308,44-162,99)/1,4]*0,575=248,7kPa

M_I=(1*0,575²/6)*(2*308,44+248,7)=44,7kNm

Obliczenie zbrojenia wsporników ławy:

A=44,7/(0,85*8000*1*0,242²)=0,11

_eff=0,2<_eff,lim=0,62

=0,85*8*0,2/210=0,65%<_min=0,68%

A_s1=0,0065*1*0,242=15,73cm²

d⁴/4=2,01cm²

Przyjęto 8 prętów 16

A_s1=8*2,01=16,08cm²

Sprawdzenie ławy na przebicie w przekroju II-II:

d₀=0,242m

c₀=0,575-0,242=0,333

q_II=308,44-[(308,44-162,99)/1,4]*0,333=273,84kPa

N_sd=0,5*(308,44-273,84)*0,333*1=57,6kN/m

Warunek przebicia wspornika ławy:

f_ctdu_pd=730*1*0,242=176,66kN>N_sd=57,6kN

Przebicie ławy nie nastąpi

3. OBLICZENIE OSIADAŃ:

Osiadania obliczamy tylko w zakresie naprężeń dodatkowych bez uwzględnienia wpływów sąsiednich fundamentów dla warstwy gliny o miąższości 1,5m:

s=

_zdi=_zqB-_zs _zs=0

N=(P_r1/1,2)+G_n=(290/1,2)+36,73=278,4

_zqB=N/B=278,4/1,4=198,86 kPa

M₀=50000 kPa

s=198,86*1,5/50000=0,006m=0,6cm<s_dop=7cm

s_k=s/2=0,3cm