POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT GEOTECHNIKI

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LĄDOWEGO I HYDROTECHNIKI

I WODNEGO ZAKŁAD MECHANIKI GRUNTÓW

ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 1

TEMAT: Obliczenie osiadań punktu A podstawy fundamentu

SPRAWDZAJĄCY WYKONAŁ : Ołota Artur

DR INŻ. Krystyna Szcześniak NR INDEKSU :154337
GRUPA :Środa Nieparzysta

Godz: 13¹⁵-15¹⁵

SPIS STREŚCI

1.Cel i zakres ćwiczenia projektowego:

1.1 Zakres poniższego projektu obejmuje:

1.2 Charakterystyka geotechniczna podłoża

1.3 Założenia przyjęte podczas rozwiązywania zadania:

2.Wyznaczenie parametrów geotechnicznych:

3. Podział podłoża gruntowego na warstewki obliczeniowe:

4. Wyznaczanie σ_zy oraz σ^`_zy na granicach warstewek obliczeniowych.

6. Obliczanie odprężenia podłoża gruntowego na wskutek wykopania wykopu:

7. Wyznaczanie odprężeń zewnętrznych

7.1 Naprężenia powstające od sąsiada

7.2 Naprężenia zewnętrzne całkowite

8.Wyznaczanie wartości naprężeń dodatkowych i wtórnych

9. Przyjęcie strefy aktywnej

10. Obliczanie osiadań

11. Sprawdzenie drugiego warunku stanu granicznego

12.Wnioski

1.Cel i zakres ćwiczenia projektowego:

Sprawdzenie stanu granicznego wynikającego z osiadania obiektu budowlanego.

Projekt zostaje wykonany w ramach przedmiotu Mechanika Gruntów I na zlecenie zakładu Mechaniki Budowli

1.1 Zakres poniższego projektu obejmuje:

• opis obiektu budowlanego i jego konstrukcji

• charakterystykę warunków gruntowo-wodnych;

• ustalenie wprowadzonych wartości parametrów geotechnicznych ;

• niezbędne założenia teoretyczne;

• obliczenia i wykresy składowych pionowych naprężeń: pierwotnych, wtórnych i dodatkowych

• obliczenie osiadań

• Analizę uzyskanych wartości osiadania

1.2 Charakterystyka geotechniczna podloża

Budynek mieszkalny 5-kondygnacyjny posadawiamy na gruncie składającym się z 4 warstw:

• Piasku pylastego o miąższości 4m

• Pyłu o miąższości 2,5m

• Gliny pylastej o miąższości 3m

• Gliny

Zwierciadło wody gruntowej znajduje się na głębokości 3m w warstwie piasku pylastego .

Wykonano wykop szerokoprzestrzenny na głębokość 0,8m.

Poziom posadowienia budynku wynosi 0,9metra.

Rysunek 1 Podział gruntu na warstwy

1.3 Założenia przyjęte podczas rozwiązywania zadania:

• czas budowy dłuższy od 1 roku λ=1

• ośrodek gruntowy jest półprzestrzenią liniowo odkształcalną, ma właściwości ciała jednorodnego i izotopowego.

• Zakłada się, że podłoże jest nieważkie

• Ważna jest metoda superpozycji naprężeń

• Ważna jest zadasa Saint Venant`ea

• Osiadanie średnie końcowe jest sumą osiadań wszystkich warstw do strefy aktywnej

• Osiadanie jest skutkiem ściśliwości gruntu czyli znamy objetoś pod wpływem obciążeń zewnętrznych . Analog enometryczny

2.Wyznaczenie parametrów geotechnicznych:

Do ustalenia parametrów geotechnicznych korzystamy z metody B - mając podane podstawowe parametry wyznaczone metodą A, na podstawie badań laboratoryjnych (I_L, I_D, nazwa gruntu) oraz znając zależność korelacji pomiędzy tymi a poszukiwanymi parametrami - obliczamy wartości szukanych wielkości lub odczytujemy z normy PN-81 B-03020.

Wykorzystywane wzory:

g=9,81kN/m³; γ_w=10

gęstość objętościowa gruntu:

porowatość:

wskaźnik porowatości:

stopień rozdrobnienia

ciężar właściwy szkieletu gruntowego:

ciężar objętościowy gruntu:

wilgotność naturalna:

	Przyjete paramerty geotechniczne
Grunt			Piasek pylasty suchy	Piasek pylasty mokry	Pył	Glina Piaszczysta	Glina
Miąższoś		[m]	3	1	2,5	3
Grupa konsolidacyjna			-------------------	------------------	B	B	B
Stan zawilgocenia		[-]	mw	nw	nw	nw	nw
Stopien zageszczenia	D	[-]	0,300	0,300	0,000	0,000	0,000
Stopien plastyczności	L	[-]	0,000	0,000	0,300	0,200	0,100
wilgotnosc naturalna	Wn	[-]	19,000	28,000	24,000	20,000	16,000
gestosc objetosciowa	ρ	[t/m.^3]	1,700	1,850	2,000	2,100	2,150
gestosc własciwa	ρs	[t/m.^3]	2,650	2,650	2,670	2,680	2,670
	ρd	[t/m.^3]	1,429	1,445	1,613	1,750	1,853
wskaźnik porowatości	e	[-]	0,855	0,834	0,655	0,531	0,441
porowatośc	n	[-]	0,461	0,455	0,396	0,347	0,306
	Wsat	[%]	32,264	31,453	24,547	19,829	16,500
stopień rozdrobnienia	sr	[-]	0,589	0,890	0,978	1,009	0,970
cieżar objetosciowy	γ	[KN/m^3]	16,677	18,149	19,620	20,601	21,092
cieżar objetosciowy prim	γ`	[KN/m^3]	5,024	4,280	3,970	3,715	3,541
cieżar objetosciowy sat	γ`sat	[KN/m^3]	18,158	18,678	20,515	21,836	22,660
edomenryczny modul scisliwosci pierwotnej M0	0	[kPa]	42416	42416	29253	36933	48089
edomenryczny modul scisliwosci wtornej M		[kPa]	53021	53021	38994	49232	64102
Wskażnik skonsowlidowania gruntu		[kPa]	0,800	0,800	0,750	0,750	0,750

3. Wyznaczanie σ_zy oraz σ^_zy na granicach warst gruntowych.

Wykorzystywane wzoru do obliczeń:

naprężenia pionowe całkowite

naprężenia pionowe efektywne

wartość ciśnienia porowego wody

z=0

u = 0

Z=0,9

kPa

u = 0

z=3

kPa

u = 0

z=4

kPa

u = 1*10kPa=10kPa

z=6,5

kPa

u = 3,5*10kPa=35kPa

z=9,5

kPa

u = 6,5*10kPa=65kPa

z=12

kPa

u =9*10kPa=90kPa

Rysunek 2.Wykres naprężeń pierwotnych i wtórnych

3. Podział podłoża gruntowego na warstewki obliczeniowe:

Rysunek 3 Podział na warstewki obliczeniowe

4. Wyznaczanie σ_zy oraz σ^`_zy na granicach warstewek obliczeniowych.

6. Obliczanie odprężenia podłoża gruntowego na wskutek wykopania wykopu:

Obliczanie odprężania na podstawie metody punktów narożnych i zasady superpozycji

=σ_zy1 +σ_zy2 +σ_zy3 +σ_zy4 = D*γΣ_ni

D- głębokość posadawniania rysunku

γ -ciężar usuwanego gruntu
_ni - współczynnik rozkładu naprężeń przyjętych zgodnie z norma PNQ_D=0,9m*16,677=15,003kPa

Rysunek 4 Podział podłoża

Zestawienie odprężenia podłoża gruntowego

TAB. Odciążenie podłoża wykopem
z metody punktów narożnych.

Rysunek 5 Zestawienie napreżen odprężejajacych
metoda punktów narożnych

7. Wyznaczanie odprężeń zewnętrznych

Metoda punktow narożnych dla fundamentu 1 i 2 dla obciążenia q­₁=150kPa

-ABCD

-ACEF

-AJKB

-AFHI

-ALMI

-ALNJ

Obliczanie naprężenia: = ABCD + ADEF + AJKB + AFHI + ALMI - ALNJ

7.1 Naprężenia powstające od sąsiada

Przyjęte wartości:

q₂₌ 180kPa

A=6m*6m=36m²

Q=180*36=6480 kPa m²

Wykorzystywany wzór:

TAB: Obliczenie naprężenia dla punktu A od sąsiada

TAB: Obliczanie naprężenia całkowitego w punkcie A.

8.Wyznaczanie wartości naprężeń dodatkowych i wtornych

δ_zd- naprężenie dodatkowe

δ_zs- naprężenie wtórne

Naprężenie wtórne δ_sz i dodatkowego δ_zd wyznaczono wg normy 18. pkt 3.5.1

• Gdy δ_zg >
  wtedy => δ_sz =
  
  δ_zd= δ_zg -
  kPa]

• Gdy δ_zg <
  , wtedy

δ_{zs =} δ_zg
δ_zd= 0 (nie występuje)

Rysunek 6 Ostateczny wykres naprężeń

9. Przyjęcie strefy aktywnej
Za strefie aktywna uznajemy strefie dla której δ_zd >0,3*δ`zy .
Możemy wiec przyjąć ze wpływ wzniesionej budowli na odkształcenia gruntu zanika na głębokości

TAB: Obliczanie strefy aktywnej

Strefa aktywna na danym terenie sięga 10.1m

10. Obliczanie osiadań

Obliczanie osiadań przeprowadzono na podstawie wzorów


-osiadanie w strefie aktywnej

-osiadanie od naprężeń pierwotnych i wtórnych

-osiadanie pierwotne

-osiadanie wtórne

-edometryczny moduł ściśliwości wtórnej

-edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej

-wskaźnik skonsolidowania grunt

- -współczynnik stopnia odprężenia gruntu
=1

h_i -miąższośc warstewki obliczeniowej

TAB: Obliczanie osiadania punktu A w fundamencie

Osiadanie gruntu pod fundamentem dla zaznaczonego punktu 2 w zadanych warunkach wodno- gruntowych wynosi S_A=29,72 m m.

11. Sprawdzenie drugiego warunku stanu granicznego

S ≤ S_dop

S_dop ustala się dla danej budowli na podstawie analizy stanów granicznych jej konstrukcji, wymagań użytkowania oraz eksploatacji a także działania połączeń instalacyjnych

Wg normy PN-81/B-03020 dopuszcza się wartości przemieszczeń liniowych i odkształceń zachodzących w fazie eksploatacji budowlanej dla hali przemysłowej wynoszą 5 cm

S_A= 2,972 cm, zatem S_A< S_dop

Warunek drugiego stanu granicznego został wiec spełniony.

12. WNIOSKI

Ze względu iż osiadanie jest niewielki oraz spełniony jest warunek drugiego stanu granicznego dopuszcza się wiec do usytuowania na danym terenie konstrukcji hali przemysłowej .

Należy się upewnic ze osiadanie lawy fundamentalnej będzie równomierne i nie wpłynie negatywnie na bezpieczeństwo planowanej konstrukcji budowlanej.
Dopuszcza się różnice osiadań wynikające z projektu, analizy stanow granicznych konstrukcji oraz wymagań użytkowania budynku.

18

---