Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
TOK POSTĘPOWANIA PRZY PROJEKTOWANIU
STOPY FUNDAMENTOWEJ OBCIĄŻONEJ MIMOŚRODOWO
WEDŁUG WYTYCZNYCH PN-EN 1997-1 Eurokod 7
Przyjęte do obliczeń dane i założenia:
• V, H, M – wartości charakterystyczne obciążeń stałych: pionowych, poziomych oraz momentu przekazywane na stopę fundamentową
• Q1, Q2,Q3 - wartości charakterystyczne obciążeń zmiennych: pionowych, poziomych oraz momentu przekazywane na stopę fundamentową
• Wymiary słupa
• Lokalizacja
• Poziom posadzki poniżej poziomu terenu
• Grubość posadzki
• Poziom wody gruntowej
PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ
I. DANE DO PROJEKTOWANIA
1. TABELA WŁAŚCIWOŚCI GRUNTÓW
Określić parametry gruntów wg schematu w pliku „tabela.pdf”
2. PRZYJĘCIE GEOMETRII FUNDAMENTU
Wskazówki do przyjęcia wymiarów fundamentu znajdują się w pliku „geometria.pdf”
3. OKREŚLENIE POZIOMU POSADOWIENIA
a) D1 – ze względu na głębokość przemarzania gruntu
W zależności od lokalizacji ustalić minimalny poziom posadowienia wg mapki z Rys.1 w normie PN-81/B-03020
b) D2 – ze względu na konstrukcję obiektu
Ze względu na konstrukcję fundamentu i poziomu posadzki piwnicy ustalić minimalny poziom posadowienia jako sumę: poziom posadzki poniżej terenu + grubość posadzki + wysokość stopy fundamentowej.
Poziom posadowienia D=max{ D1, D2}
Jako poziom posadowienia wybrać większą z wyznaczonych wartości.
4. OBLICZENIE CIĘŻARU FUNDAMENTU WRAZ Z ZASYPEM
GF=G1+G2+G3
GF – Ciężar fundamentu wraz z zasypem
G1 – Ciężar żelbetowej stopy fundamentowej
G2 – Ciężar gruntu zalegającego nad stopą po stronie lewej
G3 – Ciężar gruntu oraz posadzki nad stopą po stronie prawej
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
1
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
II. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI „GEO”
OBLICZENIE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
PODEJŚCIE PROJEKTOWE DA2
A1 + M1 + R2
OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKÓW CZĘŚCIOWYCH
A
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.3)
γGn – wsp. częściowy do obciążeń stałych niekorzystnych
γGk – wsp. częściowy do obciążeń stałych korzystnych
γQn – wsp. częściowy do obciążeń zmiennych niekorzystnych
γQk – wsp. częściowy do obciążeń zmiennych korzystnych
M
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.4)
γφ – wsp. częściowy do tangensa kąta tarcia wewnętrznego
γc – wsp. częściowy do spójności efektywnej
γγ – wsp. częściowy do ciężaru objętościowego
R
(na podst. PN-EN 1997-1 zał. A.5)
γRv – wsp. częściowy do nośności podłoża
γRh – wsp. częściowy do przesuwu
OKREŚLENIE WARTOŚCI OBLICZENIOWYCH ODDZIAŁYWAŃ
= ∙ + + ∙
= ∙ + ∙
= ∙ + ∙
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
2
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
OKREŚLENIE WARTOŚCI OBLICZENIOWYCH PARAMETRÓW GEOTECHNICZNYCH
=
- wartość obliczeniowa ciężaru objętościowego
=
- wartość obliczeniowa spójności gruntu
!
= atan
- wartość obliczeniowa ciężaru objętościowego
"
Obliczeniowe wartości parametrów wyznaczamy dla gruntu na którym posadowiony jest fundament.
WYZNACZENIE MIMOŚRODU DZIAŁANIA SIŁ (eL, eB)
a) Od obciążeń stałych eLG
b) Od obciążeń stałych i zmiennych eLQ
Mimośród wyznacza się względem środka ciężkości podstawy fundamentu.
W rozpatrywanych przypadkach, a więc przy obciążeniach zadanych w jednej płaszczyźnie „L” do wyznaczenia pozostaje jedynie eL, natomiast eB=0
SPRAWDZENIE WARUNKÓW MAKSYMALNEGO MIMOŚRODU
a) Od obciążeń stałych
Wypadkowa obciążeń powinna znajdować się w rdzeniu przekroju podstawy stopy (aby nie wystąpiło oderwanie fundamentu od podłoża), a więc wartość mimośrodu eLG musi być mniejsza od zasięgu rdzenia przekroju l0=L/6
b) Od obciążeń stałych i zmiennych
Maksymalny mimośród eLQ powinien być mniejszy od wartości dopuszczalnej określonej przez PN-EN 1997-1
wynoszącej L/3.
W przypadku niespełnienia jednego z warunków należy zaprojektować stopę niesymetryczną przesuwając środek ciężkości podstawy stopy (powrót do pkt. I.2). W stopie niesymetrycznej do momentu wliczamy dodatkowo siłę pionową przekazywaną przez słup.
WYZNACZENIE EFEKTYWNEGO POLA PODSTAWY FUNDAMENTU
A’ = B’· L’
- efektywne pole podstawy
B’ = B – 2·eB - efektywna szerokość fundamentu
L’ = L – 2·eL
- efektywna długość fundamentu
Efektywne pole podstawy wyznacza się dla mimośrodu sił od obciążeń stałych i zmiennych (eLQ).
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
3
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
OKREŚLENIE NOŚNOŚCI PODŁOŻA
Obliczenia przeprowadzić zgodnie z PN-EN 1997-1 zał. D.
Wyznaczyć współczynniki (stosując wartości obliczeniowe parametrów geotechnicznych oraz obciążeń):
- nośności Nc, Nq, Nγ
- nachylenia podstawy fundamentu bc, bq, bγ
- kształtu fundamentu sc, sq, sγ
- nachylenia obciążenia ic, iq, iγ
oraz naprężenia od nadkładu w poziomie podstawy fundamentu:
- q = Dmin · γ
(γ – średni ciężar objętościowy gruntu powyżej poziomu posadowienia. Obliczyć naprężenia z prawej i lewej strony fundamentu, do obliczeń przyjąć wartość mniejszą.) Określić nośność charakterystyczną podłoża qRk ze wzoru D.2 stosując wyznaczone współczynniki.
.
)
Wyznaczyć obliczeniową nośność podłoża: ,
/
*
- =
oraz naprężenia przekazywane na grunt ,
1 =
/0
2(
.
Stopień wykorzystania podłoża 3 = 4* = 0.8 ÷ 1
./*
SPRAWDZENIE NOŚNOŚCI NA PRZESUW
• Wyznaczenie wartości obliczeniowych obciążeń:
= + ∙ + + + ∙
= ∙ + ∙
Należy ponownie wyznaczyć wartości obliczeniowe obciążeń, stosując do sił pionowych współczynniki częściowe korzystne (w przypadku przesuwu obciążenie pionowe działa korzystnie, zwiększając tarcie fundamentu o podłoże).
Ponadto pomijamy parcie gruntu na fundament.
• Wyznaczenie nośności obliczeniowej na przesuw Rdh ze wzoru 6.3a lub 6.3b PN-EN 1997-1
• Sprawdzenie warunku Hd ≤ Rdh
OBLICZENIE NOŚNOŚCI FUNDAMENTU NA WARSTWIE SŁABSZEJ ZALEGAJĄCEJ PONIŻEJ
WARSTWY NOŚNEJ
Sprawdzić czy do głębokości 2B poniżej poziomu posadowienia zalega grunt słabszy.
Jeżeli tak, wykonać obliczenia dla fundamentu zastępczego zgodnie z PN-81/B-03020 zał. 1.2
Obliczenia wykonuje się analogicznie jak dla właściwego fundamentu, przyjmując jako fundament zastępczy stopę wraz z blokiem gruntu zalegającym poniżej do stropu warstwy słabszej.
Określić wymiary fundamentu zastępczego (Bz=B+b; Lz=L+b; b – na podstawie normy)
Obciążenie pionowe zwiększy się o ciężar bloku gruntu wliczonego do fundamentu (Vd’=Vd+ γGn ·Lz·Bz·h’·γ) γ – ciężar objętościowy bloku gruntu
Moment działający w podstawie fundamentu zastępczego zwiększy się o wartość siły poziomej działającej na ramieniu równym zagłębieniu warstwy słabszej, mierzonej od poziomu posadowienia rzeczywistego fundamentu
%&'(
(M
)
1Q’= M1Q+Hd·h’). Wystarczające jest wyznaczenie mimośrodu od obciążeń stałych + zmiennych (#$ =
)*(
Naprężenia od nadkładu „q” określić w poziomie podstawy fundamentu zastępczego [ q=(Dmin+h’)* γ ]
h’ – odległość od rzeczywistego poziomu posadowienia do warstwy słabszej γ – średni ciężar objętościowy gruntu powyżej poziomu posadowienia fundamentu zastępczego
Do obliczenia nośności podłoża Rk przyjmuje się parametry gruntu słabszego.
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
4
Ćwiczenia projektowe z fundamentowania
II. SPRAWDZENIE STANU GRANICZNEGO NOŚNOŚCI „STR”
OBLICZENIE ZBROJENIA STOPY
a) wyznaczenie momentów zginających
b) obliczenie zbrojenia głównego
c) obliczenie zbrojenia poprzecznego
Metoda obliczeń została przedstawiona w pliku „zbrojenieEN.pdf”
Pole przekroju zbrojenia w zależności od średnicy i ilości prętów zestawione w pliku „zbrojenie_pole.pdf”
Wytyczne do zbrojenia fundamentu znajdują się w pliku „zbrojenie_zasady.pdf”
SPRAWDZENIE STOPY NA PRZEBICIE
Sprawdzenie wykonać zgodnie z procedura opisaną w normie Eurokod 2 - EN 1992-1 (Projektowanie konstrukcji z betonu. Reguły ogólne i reguły dla budynków.), rozdział 6.4 (w szczególności podpunkt 6.4.4) IV. OBLICZENIA STANU GRANICZNEGO UŻYTKOWALNOŚCI
OBLICZENIE OSIADANIA FUNDAMENTU
Obliczenia przeprowadzamy na wartościach charakterystycznych.
Do wyznaczenia osiadania niezbędne są obliczenia naprężeń w gruncie.
Metoda obliczeń została przedstawiona w pliku „osiadanie.pdf”
V. RYSUNKI
WYKRESY NAPRĘŻEŃ W PODŁOŻU GRUNTOWYM
Sporządzenie wykresów naprężeń w podłożu gruntowym.
Przykładowy wykres naprężeń w pliku „naprężenia_wykres.pdf”
RYSUNEK KONSTRUKCYJNY STOPY
Sporządzenie rysunku konstrukcyjnego stopy.
Przykładowy rysunek w pliku „stopa_rysunek.pdf”
VI. SPRAWDZENIE STATECZNOŚCI SKARPY WYKOPU
PODEJŚCIE PROJEKTOWE DA3
Obliczenia przeprowadzamy według podejścia projektowego DA3.
A2+M2+R3
Uwaga!!! Ponieważ przy sprawdzaniu stateczności skarpy mamy do czynienia z oddziaływaniami geotechnicznymi w obliczeniach stosujemy współczynniki z grupy A2.
Wyznaczyć wartości obliczeniowe parametrów gruntu.
SPRAWDZENIE STATECZNOŚCI SKARPY WYKOPU
METODĄ FELLENIUSA
Tok postępowania przy sprawdzaniu stateczności skarpy metodą Felleniusa przedstawiony został w pliku
„skarpa.pdf”
Krzysztof Nepelski, Katedra Geotechniki, Politechnika Lubelska, 2013
5